CN106471658A - 框架本体、用于氧化还原液流电池的单元框架和氧化还原液流电池 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于氧化还原液流电池的单元的框架本体，该框架本体能够改进狭缝中的电解液的散热，并且能够抑制电解液的升温。用于氧化还原液流电池单元的框架本体包括：开口，该开口形成在框架本体的内侧；歧管，该岐管允许电解液流过；和狭缝，该狭缝连接歧管和开口，并且在歧管和开口之间形成电解液的流路，该狭缝具有一对侧壁，该一对侧壁在垂直于电解液的流动方向的横截面中彼此面对，该狭缝在其沿着狭缝的深度方向的至少一部分处具有宽度变窄部，该宽度变窄部允许侧壁具有沿着深度方向变窄的间隔。

Description

框架本体、用于氧化还原液流电池的单元框架和氧化还原液 流电池

技术领域

本发明涉及一种用于氧化还原液流电池单元的框架本体、一种用于氧化还原液流电池的单元框架和一种氧化还原液流电池。具体地，本发明涉及一种用于氧化还原液流电池单元的框架本体，该框架本体能够改进设置在框架本体中的狭缝中的电解液的散热，并且能够抑制电解液的升温。

背景技术

作为一种大容量蓄电池，氧化还原液流电池(此后还被称作“RF电池”)已为人所知(见专利文献1和2)。氧化还原液流电池的应用在于负荷均衡、瞬时压降补偿和备用电源以及对倡导大规模引入的诸如太阳能发电、风力发电等自然能量的输出进行平滑化。

RF电池是使用包含具有通过氧化还原改变的化合价(valence)的金属离子(活性材料)的电解液作为正电极电解液和负电极电解液而执行充电和放电的电池。图10示出使用包含用作活性材料的V离子的钒电解液作为正电极电解液和负电极电解液的钒基RF电池300的操作原理。在图10中，电池单元100中的实线箭头和虚线箭头分别表示充电反应和放电反应。

RF电池300包括单元100，该单元100被渗透氢离子的离子交换膜101分离成正电极单元102和负电极单元103。正电极单元102中具有正电极104，用于正电极电解液并且存储正电极电解液的容器106经由导管108、110连接到正电极单元102。负电极单元103中具有负电极105，用于负电极电解液并且存储负电极电解液的容器107经由导管109、111连接到负电极单元103。利用泵112、113，存储在每个容器106、107中的电解液进行流通，并且通过单元100(正电极单元102和负电极单元103)执行充电和放电。

通常，在RF电池300中，采用包括具有以叠层方式设置的多个电池单元100的单元堆的结构。图11是电池单元堆的示意构造图。在图11中示出的电池单元堆10S形成为：其由包括矩形框架形的框架本体22和设置在框架本体22内侧的双极板21的单元框架20、正电极104、离子交换膜101和负电极105构成，每个以多个层堆叠，并且该堆叠位于两个端板250之间并被其夹紧。框架本体22具有形成在其内侧的开口，并且单元框架20被构造成使得双极板21被装配在框架本体22的开口中。单元框架20具有凹部(腔室)24，该凹部24由框架本体22的内周面和双极板21的表面形成在框架本体22内侧，并且正电极104布置在双极板21的一个表面侧处，负电极105布置在双极板21的另一个表面侧处。在形成于框架本体22内侧的腔室24中容纳有电极(正电极104或者负电极105)，并且由双极板21、框架本体22、和离子交换膜101包围的腔室24的内部空间构成单元(正电极单元或者负电极单元)。在以上单元堆10S中，如图11中所示，将通过在离子交换膜101介入电极之间的情况下在相邻的单元框架20之间布置一对正电极104和负电极105而形成单个单元(单位单元)100。

在单元堆10S中，电解液流过形成在框架本体22中并且穿过框架本体22的歧管200，和形成在框架本体22的表面上并且在歧管200和腔室24之间提供连接的狭缝210。在图11示出的单元堆10S中，正电极电解液经由形成在框架本体22的一个表面侧(对应于图纸的前侧)中的液体供给狭缝211从液体供给歧管201供给到其中容纳有正电极104的腔室24，流过腔室24，并且经由液体排放狭缝213排放到液体排放歧管203。类似地，负电极电解液经由形成在框架本体22的另一个表面侧(对应于图纸的背侧)中的液体供给狭缝212从液体供给歧管202供给到其中容纳有负电极105的腔室，并且经由液体排放狭缝214排放到液体排放歧管204。在单元框架20之间，为了抑制电解液的泄漏，沿着框架本体22的外周布置成圈的密封构件50，诸如O形环和扁平垫圈。

引用列表

专利文献

PTD 1：日本专利公开No.2013-80613

PTD 2：日本专利公开No.2002-246061

发明内容

技术问题

在RF电池中，当狭缝被处于充电状态中的电解液填充时，支路电流经由狭缝中的电解液流动，并且引起了由支路电流导致的损失(支路电流损失)。这个支路电流可能导致电解液产生热量并且温度升高。例如，当RF电池备用时，电解液停留在狭缝中，相应地，与在当电解液经过时的操作中相比，狭缝内的电解液的温度更加容易升高。当电解液的温度升高时，可能在电解液中产生析出物，并且可能导致电池性能降低，诸如电解液劣化。此外，当电解液的温度升高时，其热量可能使得框架本体软化并且变形，因此损坏框架本体(或者单元框架)。相应地，为了抑制狭缝中的电解液的温升，需要改进电解液的散热。

用于RF电池的单元的框架本体照常规通常具有狭缝，该狭缝具有基本方形横截面。常规地，鉴于改进狭缝中的电解液的散热，尚未对于狭缝的横截面做出足够的考虑。

已经鉴于以上情况做出了本发明，并且本发明的一个目的是提供用于氧化还原液流电池的单元的框架本体，该框架本体能够改进狭缝中的电解液的散热，并且能够抑制电解液的升温。

解决问题的方案

根据本发明的一个方面的框架本体是用于氧化还原液流电池单元的框架本体，包括：开口，该开口形成在框架本体的内侧；歧管，电解液通穿过该歧管进行流通；和狭缝，该狭缝连接在开口和歧管之间，该狭缝在开口和歧管之间形成用于电解液的流路。狭缝具有一对侧壁，该一对侧壁在垂直于电解液流通的方向的横截面上以彼此面对的方式布置，并且狭缝在沿着狭缝的深度方向的一部分中具有宽度变窄部，在宽度变窄部处，在侧壁之间的间隔沿着狭缝的深度方向变窄。

根据本发明的一个方面的用于氧化还原液流电池的单元框架包括：根据如上所述本发明的一个方面的框架本体；和双极板，该双极板装配在框架本体的开口中，框架本体和双极板形成位于框架本体内侧的腔室。

根据本发明的一个方面的氧化还原液流电池包括根据如上所述本发明的一个方面的用于氧化还原液流电池的单元框架。

本发明的有利效果

以上框架本体能够改进狭缝中的电解液的散热，并且能够抑制电解液的升温。用于氧化还原液流电池的以上单元框架和氧化还原液流电池能够改进设置在构造单元的框架本体中的狭缝中的电解液的散热，并且能够抑制电解液的升温。

附图简要说明

图1是根据第一实施例的框架本体的示意前视图。

图2是包括根据第一实施例的框架本体的单元框架的示意前视图。

图3是示出在根据第一实施例的框架本体中的狭缝的横截面形状的示意横截面。

图4是示出在根据第二实施例的框架本体中的狭缝的横截面形状的示意横截面。

图5是示出在根据第三实施例的框架本体中的狭缝的横截面形状的示意横截面。

图6是示出在根据第四实施例的框架本体中的狭缝的横截面形状的示意横截面。

图7是示出在根据第五实施例的框架本体中的狭缝的横截面形状的示意横截面。

图8(a)是示出在变型例中的狭缝的横截面形状的示意横截面。

图8(b)是示出在另一变型例中的狭缝的横截面形状的示意横截面。

图8(c)是示出在又一变型例中的狭缝的横截面形状的示意横截面。

图9是示出在另一变型例中的狭缝的横截面形状的示意横截面。

图10示出氧化还原液流电池的操作原理。

图11是单元堆的示意构造图。

具体实施方式

[本发明的实施例的说明]

为了抑制设置在框架本体中的狭缝中的电解液成分的析出，本发明人已经检查了能够改进狭缝中的电解液的散热、以抑制电解液升温的狭缝的横截面形状。“狭缝的横截面形状”意味着垂直于电解液流动的方向的横截面的形状，并且该横截面被表示成由构造狭缝的壁面和开口部所包围的闭合区域。在以下说明中，除非另有规定，“狭缝的横截面”意味着垂直于电解液流动的方向的横截面。

当支路电流引起发热，并且狭缝中的电解液的温度已经增加时，电解液的热量从电解液接触的狭缝的壁面散出，因此得以冷却。相应地，在与狭缝的壁面接触的部分处的狭缝中，热传导降低电解液的温度，并且温差引起电解液的对流。如果能够促进这个对流，则认为促进了从电解液到狭缝的壁面的热传递，并且改善了电解液的散热效率。相应地，本发明人已经研究了能够促进电解液的对流的各种类型的狭缝的横截面形状。

如上所述，常规狭缝的横截面形状通常基本是方形，该形状为：具有底壁和一对侧壁，所述底壁与框架本体的表面平行，所述一对侧壁沿着竖直方向从框架本体的表面延伸到底壁，并且平行地彼此面对。即，常规狭缝的侧壁在整个狭缝的深度方向各处基本均匀地彼此隔开，并且侧壁和底壁形成直角(90度)。如在垂直于电解液流动的方向的横截面中所看到，“狭缝的深度方向”指的是从狭缝的开口部朝向其底部垂直于框架本体的表面的方向(即框架本体的厚度方向)。

为了促进电解液的对流，本发明人已经考虑了设置如下狭缝：该狭缝的横截面形状上具有宽度变窄部，该宽度变窄部允许侧壁具有沿着深度方向变窄的间隔。在宽度变窄部中，这个狭缝的侧壁中的至少一个侧壁相对于深度方向倾斜，并且可以认为的是，当在狭缝中的电解液中引起对流时，促进了沿着侧壁移动的电解液的对流。相应地，与具有彼此平行且与深度方向平行的侧壁的常规狭缝相比，具有这种横截面形状的狭缝促进了电解液的对流，因此认为这能够改进电解液的散热，因此抑制电解液的升温。

本发明人已经基于以上思想完成了本发明。首先，将列举并且描述本发明的实施例。

(1)根据本发明的一个方面的框架本体是用于氧化还原液流电池单元的框架本体，包括：开口，该开口形成在框架本体的内侧；歧管，电解液穿过该歧管进行流通；和狭缝，该狭缝被连接在开口和歧管之间，该狭缝在开口和歧管之间形成用于电解液的流路。狭缝具有一对侧壁，该一对侧壁在垂直于电解液的流通方向的横截面中以彼此面对的方式布置，并且狭缝在其深度方向上的一部分中具有宽度变窄部，在宽度变窄部处，侧壁之间的间隔沿着狭缝的深度方向变窄。

根据以上框架本体，如在横截面中所看到，狭缝在其深度方向上的至少一部分处具有允许侧壁具有沿着深度方向间隔变窄的宽度变窄部，从而促进了电解液的对流。具体地，在宽度变窄部中，侧壁中的至少一个侧壁相对于深度方向倾斜，从而能够促进沿着侧壁的倾斜面移动的电解液的对流。结果，改进了电解液通过对流的热耗散效果。因此，狭缝中的电解液的散热能够更好，并且能够进一步抑制电解液的升温，因此与常规技术相比，能够进一步抑制电解液成分的析出。此外，能够抑制由于电解液热量的影响引起的框架本体的软化和变形。

“宽度变窄部”是这样的部分：在该部分处，侧壁的间隔连续地改变，以沿着狭缝的深度方向(从开口部的侧到底部的侧)逐渐变窄。在宽度变窄部中，只要侧壁中的至少一个侧壁相对于深度方向倾斜便可；或者一个侧壁可以相对于深度方向倾斜，而另一个侧壁可以沿着深度方向；或者两个侧壁都可以相对于深度方向倾斜。“沿着深度方向”意味着相对于深度方向基本平行(即从开口部的侧朝向底部的侧垂直于框架本体的表面)。此外，仅要求将宽度变窄部设置在狭缝沿着其深度方向的至少一部分处，宽度变窄部可以形成在沿着深度方向的一部分处，其它部分(一个或者多个)可以具有基本均匀地隔开的侧壁。例如，可以有这样的一部分：在从开口部到沿着深度方向的中间位置的区域中具有基本均匀地隔开的侧壁，因此具有与开口部相同的宽度。可以仅仅设置单个宽度变窄部，或者可以设置多个宽度变窄部。优选地，在整个深度方向各处形成宽度变窄部。

(2)作为以上框架本体的一个方面，上述狭缝具有底壁，并且底壁具有与以上框架本体的表面平行的平坦面。

根据以上方面，因为底壁具有与框架本体的表面平行的平坦面，所以该狭缝的周长能够大于具有与本发明狭缝相同横截面面积的、方形横截面形状的常规狭缝的周长。当狭缝具有更长的周长时，狭缝将在相应地增加的面积之上接触电解液并且从电解液到狭缝的壁面的热传递相应地增加，并且电解液通过热传导的散热效果得到改进。这能够进一步改进狭缝中的电解液的散热，并且能够进一步抑制电解液的升温。“狭缝的周长”意味着在垂直于电解液流动的方向的横截面中的周长，并且被表示成构成狭缝的壁面的周长(侧壁和底壁的总长度)和在该横截面中的开口部的宽度的总和。

(3)作为在以上项目(2)中描述的框架本体的一个方面，以上侧壁中的至少一个侧壁和以上底壁形成91度以上并且120度以下的角度。

如果像具有方形横截面形状的常规狭缝那样、当侧壁和底壁形成直角(90度)时，沿着由侧壁和底壁形成的角部的对流难以出现，并且难以通过对流促进靠近角部的电解液的散热。当侧壁和底壁形成91度以上的角度时，电解液容易沿着侧壁的倾斜面在侧壁和底壁的角部处对流，因此促进了靠近角部的电解液的散热。当侧壁和底壁形成120度以下的角度时，对于狭缝的固定的横截面面积，狭缝并不具有过长的周长，并且能够受到抑制当电解液经过时压力损失的过度增加。狭缝的横截面面积越大，或者狭缝的周长越短，压力损失越小，并且对于给定的横截面面积，更短的周长允许更小的压力损失。当侧壁和底壁形成120度以下的角度时，狭缝的深度不会过浅，从而容易形成狭缝。狭缝例如与通过注射成型形成框架本体同时地形成，或者通过切削形成。此外，当侧壁和底壁形成120度以下的角度时，狭缝的开口部的宽度不会过大，从而能够减小框架本体的宽度，因此实现小型化。优选地，侧壁和底壁形成例如95度以上并且110度以下的角度。

(4)作为在以上项目(2)或者(3)中描述的框架本体的一个方面，以上侧壁中的至少一个侧壁和以上底壁形成具有弯曲面的角部。

当侧壁和底壁形成具有弯曲面的角部时，电解液容易沿着角部对流，因此促进了靠近角部的电解液的散热。例如角部具有0.1mm以上并且10mm以下的曲率半径，进而0.2mm以上并且5.0mm以下的曲率半径。

(5)作为以上框架本体的一个方面，在以上宽度变窄部中，侧壁中的至少一个侧壁具有相对于深度方向倾斜的倾斜面，并且以上倾斜面是平坦面。

因为宽度变窄部的侧壁具有平坦倾斜面，所以当通过切削等形成狭缝时，容易精确地地形成狭缝。

(6)作为以上框架本体的一个方面，在以上宽度变窄部中，侧壁中的至少一个侧壁具有相对于深度方向倾斜的倾斜面，并且以上倾斜面是弯曲面。

因为宽度变窄部的侧壁具有弯曲倾斜面，所以更加容易促进沿着倾斜面移动的电解液的对流，并且进一步改进电解液通过对流的散热效率。

(7)作为以上框架本体的一个方面，以上狭缝具有底壁，并且该底壁具有沿着狭缝的深度方向突出的弯曲面。

根据以上方面，底壁具有沿着狭缝的深度方向突出的弯曲面，因此电解液容易沿着底壁的弯曲面对流，从而促进了靠近底壁的电解液的散热。

(8)作为在以上项目(7)中描述的框架本体的一个方面，以上侧壁和以上底壁的整体表面形成为弯曲面。

因为侧壁和底壁的整体表面形成为弯曲面，即，狭缝具有完全地形成为弯曲面的壁面，所以电解液容易沿着狭缝的壁面(侧壁和底壁)对流，从而进一步促进了电解液通过对流的散热效率。

(9)作为以上框架本体的一个方面，在沿着以上狭缝的深度方向的任何位置处的以上侧壁之间的间隔等于或者小于在比该位置更加靠近开口部侧的侧壁之间的间隔。

根据以上方面，侧壁具有这样的间隔：其在整个狭缝的深度方向上各处等于或者小于开口部的宽度，并且在开口部处最宽且在底部处最窄。因为侧壁具有从开口部朝向底部变窄的间隔，并且在沿着深度方向的中间部处不存在变宽的部分，所以便于形成狭缝。例如，在从底部处于狭缝的深度的一半的位置处的侧壁之间的间隔比开口部更窄，或者在比从底部处于狭缝的深度的四分之一的位置更加靠近底部的侧的部分处的侧壁之间的间隔逐渐地变窄。

(10)根据本发明的一个方面的用于氧化还原液流电池的单元框架包括：根据项目(1)至(9)中的任一项的框架本体；和双极板，该双极板被装配在框架本体的开口中，框架本体和双极板形成位于框架本体内侧的腔室。

根据以上单元框架，因为包括了根据本发明的一个方面的以上框架本体，所以在构造氧化还原液流电池的单元的框架本体中，能够改进狭缝中的电解液的散热，并且能够抑制电解液的升温。因此，能够抑制电解液成分的析出，并且能够抑制由电解液的热量的影响引起的框架本体的软化和变形。

(11)根据本发明的一个方面的氧化还原液流电池包括根据以上项目(10)的用于氧化还原液流电池的单元框架。

根据以上氧化还原液流电池，因为包括了根据本发明的一个方面的以上单元框架，所以在构造单元的框架本体中，能够改进狭缝中的电解液的散热，并且能够抑制电解液的升温。因此，能够抑制电解液成分的析出，并且能够抑制由电解液的热量的影响引起的框架本体的软化和变形。

[本发明的实施例的详细说明]

现在将在下文中参考附图描述根据本发明实施例的用于氧化还原液流电池的框架本体和单元框架的具体实例。在图中，相同的附图标记表示相同或者对应的部件。注意，本发明不限于这些实例，而是旨在包括在由权利要求的术语表示并且与权利要求的术语等价的含义和范围内的任何修改。

[第一实施例]

<框架本体>

参考图1至图3，将描述根据第一实施例的框架本体和单元框架。图1示出框架本体22，该框架本体22呈矩形框架形，其具有彼此面对的一对长构件22L和连接长构件22L的端部的一对短构件22S，并且开口22o形成在框架本体的内侧。下文所述的双极板21装配在这个开口22o中。框架本体22例如由氯乙烯树脂、聚丙烯、聚乙烯、氟树脂、环氧树脂或者其它类似的塑料或者橡胶等形成。

框架本体22包括：歧管200(歧管201-204)，该歧管200穿过框架本体的前侧和背侧，并且传送电解液；和狭缝210(狭缝211-214)，该狭缝210形成在框架本体的表面上，并且歧管200和开口22o之间形成用于电解液的流路。歧管200和狭缝210能够例如通过注塑成型与框架本体22同时形成。

(歧管和狭缝)

歧管201、202在一个长构件22L(在图1中，下长构件)处形成在框架本体22中，并且歧管203、204在另一个长构件22L(在图1中，上长构件)处形成在框架本体22中。狭缝211、213在一个表面侧处形成在框架本体22上，狭缝212、214在另一个表面侧处形成在框架本体22上。狭缝211-214的相应的一端分别连接到歧管201-204，其另一端连接到开口22o，并且狭缝211-214分别连接歧管201-204和形成在框架本体22的内侧的开口22o。

<单元框架>

参考图2描述包括根据图1所示第一实施例的框架本体的单元框架。图2所示的单元框架20包括框架本体22和双极板21，该双极板21装配在框架本体22的开口22o(见图1)中。单元框架20具有框架本体22，该框架本体22形成为从前侧和背侧将双极板21的周缘部夹在中间，并且框架本体22通过注射成型等与双极板21的外周一体形成。通过在框架本体22的开口22o中装配双极板21，从而由框架本体22和双极板21形成凹部(腔室24)。具体地，单元框架20具有腔室24，该腔室24由框架本体22的内周面和双极板21的表面形成在框架本体22的内侧，以容纳电极(未示出)。在图2中，仅示出单元框架20的一个表面侧(图纸的前侧)上的腔室24，然而，还在单元框架20的另一个表面侧(图纸的背侧)上形成有腔室。正电极被容纳在单元框架20的一个表面侧上的腔室中，负电极被容纳在单元框架20的另一个表面侧上的腔室中，并且正电极被布置在双极板21的一个表面侧上，负电极被布置在双极板21的另一个表面侧上(见图11)。双极板21能够由塑性碳形成。

对于图2中示出的单元框架20(框架本体22)，歧管201和203是用于正电极电解液的液体供给歧管和液体排放歧管，狭缝211和213是用于正电极电解液的液体供给狭缝和液体排放狭缝。歧管202和204是用于负电极电解液的液体供给歧管和液体排放歧管，狭缝212和214是用于负电极电解液的液体供给狭缝和液体排放狭缝。从液体供给歧管201、202延伸的液体供给狭缝211、212连接到腔室24的下边缘部(开口22o(见图1))，从液体排放歧管203、204延伸的液体排放狭缝213、214连接到腔室24的上边缘部(开口22o)。即，电解液从腔室24的下侧引入腔室24中，并且电解液从腔室24的上侧排放。流动调节部(未示出)沿着腔室24的下边缘部和上边缘部形成在腔室24的下边缘部和上边缘部处。流动调节部具有以下功能：沿着腔室24的下边缘部扩散从液体供给狭缝211、212引入的电解液，并且将从腔室24的上边缘部排放的电解液收集到液体排放狭缝213、214。通过这个流动调节部，电解液从腔室24的下边缘部通过腔室24的内部朝向腔室24的上边缘部传送。

正电解液和负电解液可以是已知电解液。例如，作为正电解液和负电解液的是包含作为用于正电极和负电极的活性材料的V离子的V基电解液、包含作为正电极活性材料的Fe离子和作为负电极活性材料的Cr离子的Fe/Cr基电解液的组合、包含作为正电极活性材料的Mn离子和作为负电极活性材料的Ti离子的Ti/Mn基电解液等。

(保护板)

在单元框架20上，在框架本体22的形成有狭缝211-214的一部分处，可以布置由塑料制成并且保护离子交换膜(见图11)的保护板40。保护板40布置在框架本体22的长构件22L的表面上，以覆盖每个狭缝211-214，并且每个保护板40具有形成在与每一个歧管201-204对应的位置处的通孔或者切口。在图2中示出的保护板40的情形中，对于布置在形成用于正电极电解液的狭缝211、213的框架本体22的一个表面侧处的保护板40，形成用于正电极电解液的歧管201、203的圆形通孔，并且形成用于负电极电解液的歧管202、204的矩形切口。相比而言，对于布置在形成用于负电极电解液的狭缝212、214的框架本体22的另一个表面侧处的保护板40，形成用于正电极电解液的歧管201、203的矩形切口，同时形成用于负电极电解液的歧管202、204的圆形通孔。通过这个保护板40，当使用单元框架20构造氧化还原液流电池(见图11)单元时，每个狭缝211-214并不接触离子交换膜，并且能够防止离子交换膜由于狭缝的不规则性而受损。在图2中，仅示出覆盖形成在框架本体22的一个表面侧处的狭缝211、213的保护板40，然而，还存在布置在框架本体22的另一个表面侧处、以覆盖狭缝212、214的保护板。

(狭缝的横截面形状)

图3示出根据第一实施例的框架本体(或者单元框架)上的狭缝210的横截面形状。狭缝210具有一对侧壁31，该一对侧壁31在垂直于电解液的流动方向的横截面中彼此面对，并且狭缝210在其深度方向上的至少一部分处具有宽度变窄部310，该宽度变窄部310允许侧壁31具有沿着深度方向变窄的间隔。在下文中，将更加具体地描述第一实施例的狭缝210的横截面形状。

第一实施例的狭缝210具有在其下端(或者底部的侧)处连接该一对侧壁31的底壁32。底壁32具有与框架本体22的表面平行的平坦面。该一对侧壁31相对于深度方向倾斜，并且具有沿着深度方向(从开口部33到底壁32)逐渐地变窄的间隔。每一个侧壁31的整个表面从开口部33向底壁32倾斜，并且该倾斜面是平坦面。侧壁31(或者倾斜面)相对于深度方向具有基本相等的倾斜角度β。相应地，第一实施例的狭缝210具有在整个深度方向形成的宽度变窄部310，并且具有梯形(更具体而言是等角梯形)的横截面形状，开口部33用作较长侧，底壁32用作较短侧。

这个狭缝210使得在深度方向上的任何位置处的侧壁31之间的间隔均等于或者小于在比该位置更加靠近开口部33的侧壁31之间的间隔。换言之，在整个深度方向上，侧壁31之间的间隔等于或者小于开口部33的宽度，并且在开口部33处最宽，在底壁32处最窄。

在狭缝210中，侧壁31和底壁32形成大于90度并且小于180度的角度α，例如91度以上并且120度以下、优选地95度以上并且110度以下。侧壁31(倾斜面)相对于深度方向的倾斜角度β例如是1度以上并且45度以下、进而30度以下，优选地为5度以上并且20度以下。开口部33的宽度w例如为0.1mm以上、特别地为0.5mm以上并且20mm以下，进而为1.0mm以上并且8.0mm以下。深度h(从开口部33到底壁32在深度方向上的长度)例如是0.1mm以上、特别地为0.5mm以上并且10mm以下，进而1.0mm为以上并且5.0mm以下。

(功能和效果)

根据第一实施例的框架本体22(单元框架20)在狭缝210的深度方向上的至少一部分处具有宽度变窄部310，并且能够促进沿着侧壁31的倾斜面移动的电解液的对流。随着通过对流来改进电解液的散热效率，从而能够改进狭缝中的电解液的散热，且能够抑制电解液的升温。结果，能够抑制电解液成分的析出。特别地，侧壁31相对于深度方向倾斜，并且具有倾斜的整个表面和在整个深度方向上形成的宽度变窄部310，使得电解液容易沿着侧壁31对流，并且通过对流实现了电解液的高效散热。进而，因为由侧壁31和底壁32形成的角度α是91度以上并且120度以下，所以电解液容易沿着侧壁31的倾斜面在角部34处对流，因此能够促进靠近角部34的电解液的散热。

第一实施例的狭缝210具有梯形(更加具体地，等角梯形)的横截面形状，并且周长可以大于具有相同横截面面积的、方形横截面形状的常规狭缝。相应地，狭缝在更大的面积上接触电解液，从而能够改进电解液通过热传导的散热效率。

此外，因为侧壁31具有从开口部33朝向底壁32变窄的间隔，所以在深度方向上的中部处不存在变宽部分，这便于形成狭缝210。

变型例

在第一实施例中，狭缝210具有等角梯形横截面形状，并且构成宽度变窄部310的一对侧壁31相对于深度方向相互倾斜，并且具有沿着深度方向逐渐地变窄的间隔。作为第一实施例的变型例，该一对侧壁31可以具有相对于深度方向倾斜的一个侧壁31和沿着深度方向的另一个侧壁31。此外，每一个侧壁31具有不同的倾斜角度β。

然后，基于图4至图7，将描述其它实例的狭缝210的横截面。在下文关于狭缝210的说明中，对于与上述第一实施例相同的构造将以相同的符号加以标示，并且将不做详述，而是主要对其与第一实施例的不同点进行说明。

[第二实施例]

图4示出第二实施例，其中设置有侧壁31和底壁32，侧壁31和底壁32形成具有弯曲面的角部34。

因为第二实施例的狭缝210具有形成弯曲面的角部34，所以电解液容易沿着角部34对流，因此促进了靠近角部34的电解液的散热。角部34具有例如0.1mm以上并且10mm以下、进而0.2mm以上并且5.0mm以下的曲率半径r。

[第三实施例]

图5示出第三实施例，其中，宽度变窄部310由具有作为弯曲面的倾斜面的侧壁31构成。

因为第三实施例的狭缝210的侧壁31具有作为弯曲面的倾斜面，所以能够进一步促进沿着倾斜面移动的电解液的对流，从而进一步改进了电解液通过对流的散热效率。所述弯曲面例如形成为圆弧、椭圆弧等形式。

[第四实施例]

图6示出第四实施例，其中，底壁32具有沿着深度方向突出的弯曲面。

因为第四实施例的狭缝210的底壁32具有弯曲面，所以电解液容易沿着底壁32的弯曲面进行对流，因此促进了并且靠近底壁32的电解液的散热。

[第五实施例]

图7示出第五实施例，其中，侧壁31和底壁32的整个表面形成弯曲面。

因为侧壁31和底壁32的整个表面形成弯曲面，即，狭缝210具有完全形成弯曲面的壁面，因此使得电解液容易沿着壁面(侧壁31和底壁32)对流，从而进一步通过对流改进电解液的散热效率。狭缝210具有例如半圆形、半椭圆形等横截面形状，图7所示狭缝210是半椭圆形。

(其它)

虽然在上述实施例中描述了具有底壁32的情形，但是也可以不设置底壁，例如，狭缝的横截面形状可以是三角形(作为具体实例，可以是等腰三角形)，其底部作为顶点，开口部33用作基部。

虽然在以上实施例中，描述了侧壁31的整个表面发生倾斜、从而在整个深度方向具有宽度变窄部310的情形，但是侧壁31也可以具有一部分倾斜面，并且深度方向上的一部分可以设置有宽度变窄部310，其它部分可以具有基本均匀隔开的侧壁31。例如，如图8(a)中所示，侧壁31具有倾斜的上端(更靠近开口部33的侧)，并且宽度变窄部310设置为更靠近开口部33，并且如图8(b)中所示，侧壁31具有倾斜的下端(更靠近底壁32的一侧)，并且宽度变窄部310设置为更靠近底壁32。在图8(a)的情形中，在比宽度变窄部310更靠近底壁32的一部分处，侧壁31的间隔是固定的；在图8(b)的情形中，从开口部33到宽度变窄部310的一部分具有使其间间隔等于开口部33的宽度的侧壁31。此外，如图8(c)中所示，侧壁31的中央可以发生倾斜，并且可以在深度方向上的中部处形成宽度变窄部310。

进而，宽度变窄部可以不是单个宽度变窄部，而是可以设置多个宽度变窄部310。例如，如图9中所示，其中示出了在开口部33一侧和底壁32一侧上具有宽度变窄部310的情形。在该情形中，每个宽度变窄部310中的侧壁31(倾斜面)可以具有相同或者不同的倾斜角度。

下文将描述包括根据上述实施例的单元框架的氧化还原液流电池。当将单元框架应用于氧化还原液流电池时，其以单元堆的形式加以利用，该单元堆形成为使其由单元框架、正电极、离子交换膜和负电极构成，每个以多层堆叠方式构造(见图11)。并且涉及其中氧化还原液流电池包括这该单元堆的结构。

工业适用性

本发明的框架本体和单元框架能够适当地应用于氧化还原液流电池的部件。

附图标记列表

100：单元

101：离子交换膜

102：正电极单元；104：正电极

103：负电极单元；105：负电极

106：用于正电极电解液的容器

108、110：导管；112：泵

107：用于负电极电解液的容器；

109、111：导管；113：泵

20：单元框架

21：双极板；22：框架本体

22L：长构件；22S：短构件；22o：开口

24：腔室

200：歧管

201、202：液体供给歧管

203、204：液体排放歧管

210：狭缝

211、212：液体供给狭缝

213、214：液体排放狭缝

31：侧壁；310：宽度变窄部

32：底壁

33：开口部；34：角部

40：保护板

50：密封部件

10S：单元堆

250：端板

300：氧化还原液流电池(RF电池)

Claims (11)

1.一种用于氧化还原液流电池单元的框架本体，包括：

开口，所述开口形成在所述框架本体的内侧；

岐管，电解液穿过所述岐管进行流通；和

狭缝，所述狭缝被连接在所述开口和所述歧管之间，所述狭缝在所述开口和所述歧管之间形成用于所述电解液的流路，

所述狭缝具有一对侧壁，所述一对侧壁在垂直于所述电解液的流通方向的横截面上以彼此面对的方式布置，所述狭缝在其深度方向上的一部分中具有宽度变窄部，在所述宽度变窄部处，所述侧壁之间的间隔沿着所述狭缝的深度方向变窄。

2.根据权利要求1所述的框架本体，其中：

所述狭缝具有底壁；并且

所述底壁具有与所述框架本体的表面相平行的平坦面。

3.根据权利要求2所述的框架本体，其中，所述底壁与所述侧壁中的至少一个侧壁形成91度以上并且120度以下的角度。

4.根据权利要求2或者3所述的框架本体，其中，所述底壁与所述侧壁中的至少一个侧壁形成具有弯曲面的角部。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的框架本体，其中，在所述宽度变窄部中，所述侧壁中的至少一个侧壁具有相对于所述深度方向倾斜的倾斜面，并且所述倾斜面是平坦面。

6.根据权利要求1-4中的任一项所述的框架本体，其中，在所述宽度变窄部中，所述侧壁中的至少一个侧壁具有相对于所述深度方向倾斜的倾斜面，并且所述倾斜面是弯曲面。

7.根据权利要求1所述的框架本体，其中：

所述狭缝具有底壁；并且

所述底壁具有沿着所述狭缝的深度方向突出的弯曲面。

8.根据权利要求7所述的框架本体，其中，所述侧壁和所述底壁的整体表面形成为弯曲面。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的框架本体，其中，所述狭缝的深度方向上的任何位置处的所述侧壁之间的间隔等于或者小于比所述位置更靠近开口部侧处的所述侧壁之间的间隔。

10.一种用于氧化还原液流电池的单元框架，包括：

根据权利要求1-9中的任一项所述的框架本体；和

双极板，所述双极板被装配在所述框架本体的所述开口中，

所述框架本体和所述双极板形成位于所述框架本体内侧的腔室。

11.一种氧化还原液流电池，包括根据权利要求10所述的用于氧化还原液流电池的单元框架。