WO2012022532A1 - Rahmen einer zelle einer redox-durchflussbatterie - Google Patents

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WO2012022532A1
WO2012022532A1 PCT/EP2011/061415 EP2011061415W WO2012022532A1 WO 2012022532 A1 WO2012022532 A1 WO 2012022532A1 EP 2011061415 W EP2011061415 W EP 2011061415W WO 2012022532 A1 WO2012022532 A1 WO 2012022532A1
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opening
cell
channel
distribution channel
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Martin Harrer
Martha Maly-Schreiber
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Cellstrom Gmbh
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    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the subject invention relates to a frame of a cell of a redox flow battery in which a distribution channel for supplying or discharging liquid is provided to the cell in an end face and in the frame further provided an opening into which the distribution channel opens and wherein the Distribution channel extends over the entire side length of the opening and in the distribution channel to the opening a plurality of juxtaposed webs are arranged.
  • FIGS. 4 and 5 A known embodiment of a redox flow battery 50 or a stack 32 of a redox flow battery 50 is shown in FIGS. 4 and 5.
  • the cells 30 of a stack 32 that is intended to consist of two adjacent half-cells 30a, 30b, each half-cell 30a, 30b being formed by a respective frame 1 having an opening 8 in which one electrode 20 is arranged and wherein the half-cell 30a, 30b are separated at least in the region of the opening 8 by a semi-permeable membrane 24.
  • the first half-cell 30a of a cell 30 is flowed through by a first electrolyte liquid 15 and the second half-cell 30b of this cell by a second electrolyte liquid, wherein electrical current is generated by electro-chemical processes, tapped via electrical connections 48 on the end plates 46 of the stack 32 can be.
  • redox flow batteries 50 such as a vanadium redox flow battery or a vanadium / polyhalide battery
  • the two electrolyte liquids are chemically similar or substantially different in oxidation state (eg, V 2+ and V 3+) , V0 2 + and V0 2+ ). This process can also be reversed, with which the electrolyte liquid (or the battery) is charged.
  • Several such cells 30 are combined in a redox flow battery 50 into a stack 32 by arranging the individual cells 30 side by side to achieve a higher power or voltage.
  • the individual cells 30 are separated from one another by bipolar plates 22.
  • the two electrolyte liquids with different state of charge are supplied via connections 47 in the end plates 46 and discharged and performed through holes 2, 3 in the frame 1 through the cells 30.
  • the cells 30 are arranged between the two end plates 46 and the abutting pressure plates 45 and can be pressed together by passing bolts 30 40, which are braced by means of nuts 42, washers 43 and springs 41.
  • a redox flow battery 50 also several stacks 32 can be summarized. Such arrangements are well known in various designs.
  • Redox flow battery known, in which the electrolyte liquid is supplied via distributed along one side of the opening distribution channels and discharged and distributed therein.
  • the electrode can fill the entire opening.
  • the webs prevent the electrode from slipping into or being deformed into the distribution channel, which would cause uneven distribution of the electrolyte liquid, and that material washed out of the electrode, such as e.g. Fibers, enter the electrolyte fluid circuit.
  • This object is achieved in that the ratio of fixed by the webs free flow area between distribution channel and opening to the projection surface of the opening in the flow direction between 0.1 and 0.95 preferably between 0.15 and 0.7 and most preferably between 0 , 2 and 0.5, is defined.
  • the webs in the distribution channel ensure that no problems arise due to too narrow inflow or outflow channels. If a gap is laid between two webs, this changes the overall flow conditions only insignificantly.
  • the uniform distribution of the electrolyte liquid in the cell or in the electrode is ensured by the distribution channel, which extends along the entire side length of the opening.
  • a channel is provided with one end in the distribution channel and connected to the other end with an electrolyte fluid supply, and the ratio between the length of the channel and its cross section between 2 and 200, preferably between 10 and 100 and most particularly advantageous between 15 and 50, so that the channel is long in relation to the cross section, then shunt currents and thus also the self-discharge can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a frame according to the invention in a basic view
  • FIGS. 4 and 5 show a view of a stack of a redox flow battery or a
  • the frame 1 is made of an elastomer, such as a polyolefinic thermoplastic elastomer (TPE or TPO), such as Santoprene, or a thermoplastic vulcanate (TPV), in particular in an injection molding process.
  • the frame material has, for example, a hardness in the range of 40-95 Shore A, preferably 60-75 Shore A, on.
  • an opening 8 is provided in its center, in which an electrode 20, for example a mat of carbon fibers, can be arranged (see FIG. 5). Around the opening 8 around a recess 7 may be provided, in which a bipolar plate 22 can be arranged (see Fig. 5).
  • Such a frame 1 with electrode 20 forms a half cell 30a, 30b of a cell 30 of a stack 32 of a redox flow battery 50, as described above.
  • the frame 1 further has through holes 2a, 3a, through which electrolyte liquid supply or electrolyte liquid discharge of the cells 30 electrolyte fluid is pumped through the stack 32.
  • the bore 2a serves, for example, as a supply and the bore 3a as a discharge for a first electrolyte liquid of a half-cell.
  • a second electrolyte liquid is passed through the bores 2b, 3b passing through the frame 1.
  • channels 4, 5 are arranged, wherein a channel 4 is connected with one end to the electrolyte liquid supply to the feed hole 2a and forms a feed channel.
  • the second channel 5 is arranged diametrically opposite and connected to the drainage hole 3a for the removal of electrolyte liquid and forms a discharge channel.
  • the channels 4, 5 can also be arranged in the part of the end face S provided as the sealing surface.
  • the following description of the channel 4 for the supply applies equally to the channel 5 for the discharge of the electrolyte liquid. However, it is of course also possible to design the supply and discharge channel differently.
  • the channel 4 is open to the end face S and advantageously extends in a plane parallel to the end face S and opens into a distribution channel 9 which is arranged along one side of the opening 8 and the opening 8 by a plurality of juxtaposed webs 10 limited is.
  • the webs 10 preferably extend from the bottom of the distribution channel 9 to the upper edge of the recess 7 or to the end face S, but may also extend over only a part of this height.
  • the webs 10 are intended to substantially prevent the electrode from slipping or being deformed into the distribution channel 9, which would cause uneven distribution of the electrolyte liquid, and that material washed out of the electrode, such as e.g. Fibers, get into the electrolyte fluid circuit or lay the channel 4.
  • the electrolyte liquid is thus supplied via the supply bore 2a, passes from there via the channel 4 into the distribution channel 9, is uniformly distributed there and continues to flow in the opening 8 arranged electrode 20.
  • the electrolyte liquid flows through the electrode 20, is at the opposite Side over a further, preferably opposite distribution channel 9 collected and is discharged via the discharge channel 5 and the discharge hole 3a again.
  • the ratio of free flow area F, between the webs 10 for the inflow to (or outflow from the) cell to the projection surface F E of the electrode in the flow direction see between 0.1 and 0.95, preferably between 0.15 and 0.7 and very particularly advantageously between see 0.2 and 0.5, as shown in Fig. 2.
  • the free flow area F is the sum of the areas FM, F i2 ,... F in between the webs 10 in the distribution channel 9, as shown in FIG.
  • the height H is not equal to the height of the frame 1 but smaller by the depth of the recess 7.
  • the projection surface F E corresponds to the opening 8 in the flow direction of the projection surface of the electrode 20 in the flow direction, since the electrodes 20 are pressed into the half-cells 30a, 30b.
  • the flow conditions at the inflow and outflow sides are preferably made equal.
  • the channel 4 is designed for outflow or the channel 5 for outflow in comparison to the cross section F K with a long length K, as seen in FIG Figs. 1 and 3.
  • the channel 4 for inflow and / or the channel 5 for outflow is preferably dimensioned such that the ratio between the length K of the channel 4, 5 and its cross section F K (or average cross section) is between 2 and 200, particularly advantageously between 10 and 100 and most preferably between 15 and 50, lies.

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Abstract

Um niedrige strömungsbedingte Druckverluste und eine gleichmäßige Verteilung der Elektrolytflüssigkeit in der Zelle sicherzustellen, ist in einem erfindungsgemäßen Rahmen 1 einer Zelle vorgesehen, dass das Verhältnis der durch die Stege 10 eines Verteilkanals 9 festgelegte freie Strömungsfläche Fi, Fo zwischen Verteilkanal 9 und Öffnung 8 zur Aufnahme einer Elektrode im Rahmen 1 zur Projektionsfläche FE der Öffnung 8 in Strömungsrichtung zwischen 0,1 und 0,95, bevorzugt zwischen 0,15 und 0,7 und ganz besonders vorteilhaft zwischen 0,2 und 0,5, ist.

Description

Rahmen einer Zelle einer Redox-Durchflussbatterie
Die gegenständliche Erfindung betrifft einen Rahmen einer Zelle einer Redox-Durchflussbatterie, in dem in einer Stirnfläche ein Verteilkanal zum Zu- oder Abführen von Flüssigkeit zur Zelle vorgesehen ist und im Rahmen weiters eine Öffnung vorgesehen ist, in die der 5 Verteilkanal mündet und wobei sich der Verteilkanal über die gesamte Seitenlänge der Öffnung erstreckt und im Verteilkanal zur Öffnung hin eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Stege angeordnet sind.
Eine bekannte Ausführungsart einer Redox-Durchflussbatterie 50 bzw. eines Stacks 32 einer Redox-Durchflussbatterie 50 ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Die Zellen 30 eines soll t) chen Stacks 32 bestehen in der Regel aus zwei nebeneinander liegenden Halbzellen 30a, 30b, wobei jede Halbzelle 30a, 30b aus je einem Rahmen 1 gebildet ist, der eine Öffnung 8 aufweist, in der jeweils eine Elektrode 20 angeordnet ist und wobei die Halbzelle 30a, 30b zumindest im Bereich der Öffnung 8 durch eine semipermeable Membran 24 getrennt sind. Die erste Halbzelle 30a einer Zelle 30 wird von einer ersten Elektrolytflüssigkeit durchströmt 15 und die zweite Halbzelle 30b dieser Zelle von einer zweiten Elektrolytflüssigkeit, wobei durch elektro-chemische Vorgänge elektrischer Strom erzeugt wird, der über elektrische Anschlüsse 48 an den Endplatten 46 des Stacks 32 abgegriffen werden kann. Bei einigen Typen von Redox-Durchflussbatterien 50, wie z.B. ein Vanadium-Redox-Durchflussbatterie oder einer Vanadium/Polyhalid-Batterie, sind die beiden Elektrolytflüssigkeiten chemisch weitgehend 20 ähnlich bzw. weisen nur einen anderen Oxidationszustand auf (z.B. V2+ und V3+, V02 + und V02+). Dieser Vorgang kann auch umgekehrt werden, womit die Elektrolytflüssigkeit (bzw. die Batterie) geladen wird. Mehrere solche Zellen 30 werden in einer Redox-Durchflussbatterie 50 zu einem Stack 32 zusammengefasst, indem die einzelnen Zellen 30 nebeneinander angeordnet werden, um eine höhere Leistung bzw. Spannung zu erreichen. Die ein- 25 zelnen Zellen 30 werden dabei durch bipolare Platten 22 voneinander getrennt. Die beiden Elektrolytflüssigkeiten mit unterschiedlichem Ladungszustand werden über Anschlüsse 47 in den Endplatten 46 zu- bzw. abgeführt und durch Bohrungen 2, 3 in den Rahmen 1 durch die Zellen 30 durchgeführt. Die Zellen 30 werden zwischen den beiden Endplatten 46 bzw. den daran anliegenden Druckplatten 45 angeordnet und können durch durchreichende Bolzen 30 40, die mittels Muttern 42, Beilagscheiben 43 und Federn 41 verspannt werden, aneinander gepresst werden. In einer Redox-Durchflussbatterie 50 können auch mehrere Stacks 32 zusammengefasst werden. Solche Anordnungen sind in unterschiedlichsten Ausführungen hinlänglich bekannt.
Für einen guten Wirkungsgrad bzw. einer hohen Energieeffizienz einer Redox-Durchfluss- 35 batterie ist es wichtig, dass die Strömungsverluste der umgewälzten Elektrolytflüssigkeiten (und damit die damit verbundene Pumpleistung) nieder sind und dass sich die Elektrolytflüssigkeiten gleichmäßig in den Zellen bzw. in den darin angeordneten Elektroden verteilen. Der Zu- und Abführung der Elektrolytflüssigkeiten in und aus der Zelle (bzw. der Halbzelle) kommt daher eine entscheidende Rolle zu. Weiters soll die Selbstentladung im Stack in Grenze gehalten werden.
Aus der EP 814 527 A2 ist ein Rahmen einer Zelle einer Redox-Durchflussbatterien bekannt, der die obigen Anforderungen erfüllen soll. Dazu sind im Rahmen eine Reihe von nebeneinander angeordneten Ausnehmungen vorgesehen, durch die die Elektrolytflüssigkeiten durch die Zellen geführt werden. Von diesen Ausnehmungen führen eine Vielzahl von klei- nen Kanälen zur die Elektrode aufnehmenden Öffnung im Rahmen. Somit wird die Elektrolytflüssigkeit nur an wenigen Stellen durch sehr enge Kanäle zu- und abgeführt. Um die obigen Anforderungen an eine gleichmäßige Verteilung und geringe Strömungsverluste zu erfüllen, werden bestimmte Verhältnisbereiche der Dimensionen der Strömungskanäle und der Elektrode angegeben. Die Selbstentladung, hervorgerufen durch Shuntströme, wird ebenfalls gleichzeitig durch diese Verhältnisse reduziert, da sehr enge Strömungswege vorgesehen sind, was zu geringen Shuntströmen führt. Ein solcher Rahmen hat aber doch erhebliche Nachteile. Zum einen muss für eine gleichmäßige Verteilung der Elektrolytflüssigkeit zwischen Elektrode und Rahmen ein Spalt gelassen werden, in dem sich die Elektrolytflüssigkeit verteilt. Dadurch muss die Elektrode kleiner als möglich gemacht werden oder der Rahmen muss größer als notwendig gemacht werden. Weiters kann die Elektrode in der zu großen Öffnung verrutschen, wodurch die gleichmäßige Verteilung der Elektrolytflüssigkeit zumindest gestört werden kann. Außerdem sind die wenigen engen Zu- und Abführkanäle anfällig gegen Verstopfung, da sich mit der Zeit Material, wie z.B. ausgeschwemmte Fasern, aus den Elektroden lösen und die Kanäle verlegen kann. Aus der AT 501 902 A4 und der AT 501 903 A4 sind jeweils Rahmen einer Zelle einer
Redox-Durchflussbatterie bekannt, bei denen die Elektrolytflüssigkeit über entlang einer Seite der Öffnung angeordnete Verteilkanäle zu- bzw. abgeführt und darin verteilt wird. Damit kann bei einem solchen Rahmen die Elektrode die gesamte Öffnung ausfüllen. Die Stege verhindern dabei, dass die Elektrode in den Verteilkanal rutscht oder in diesen hineinverformt wird, was eine ungleichmäßige Verteilung der Elektrolytflüssigkeit bewirken würde, und dass aus der Elektrode ausgeschwemmtes Material, wie z.B. Fasern, in den Elektrolytflüssigkeitskreislauf gelangen.
Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, einen Rahmen einer Zelle einer Redox-Durchflussbatterien anzugeben, der ohne die Nachteile des Standes der Technik ei- nerseits niedrige strömungsbedingte Druckverluste und andererseits eine gleichmäßige Verteilung der Elektrolytflüssigkeit in der Zelle sicherstellt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem das Verhältnis der durch die Stege festgelegten freien Strömungsfläche zwischen Verteilkanal und Öffnung zur Projektionsfläche der Öffnung in Strömungsrichtung zwischen 0,1 und 0,95 bevorzugt zwischen 0,15 und 0,7 und ganz besonders vorteilhaft zwischen 0,2 und 0,5, definiert wird. Dadurch entste- hen großen Strömungsquerschnitte, womit die strömungsbedingten Druckverluste erheblich reduziert werden können. Die Stege im Verteilkanal sorgen gleichzeitig dafür, dass keine Probleme durch zu enge Zuström- bzw. Abströmkanäle entstehen. Wird ein Zwischenraum zwischen zwei Stegen verlegt, so verändert das die gesamten Strömungsverhältnisse nur unwesentlich. Die gleichmäßige Verteilung der Elektrolytflüssigkeit in der Zelle bzw. in der Elektrode wird durch den Verteilkanal sichergestellt, der sich entlang der gesamte Seitenlänge der Öffnung erstreckt.
Wenn ein Kanal vorgesehen ist, der mit einem Ende in den Verteilkanal mündet und mit dem anderen Ende mit einer Elektrolytflüssigkeitsversorgung verbunden ist, und das Verhältnis zwischen der Länge des Kanals und dessen Querschnitt zwischen 2 und 200, bevorzugt zwischen 10 und 100 und ganz besonders vorteilhaft zwischen 15 und 50, liegt, also der Kanal im Verhältnis zum Querschnitt lang ist, dann können Shuntströme und damit auch die Selbstentladung reduziert werden.
Die vorliegende Erfindung wird im Nachfolgenden anhand der schematischen, nicht einschränkenden Figuren 1 bis 5 beschrieben, die jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rahmens in einer Grundsicht,
Fig. 2 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Rahmen entlang der Linie l-l, Fig. 3 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Rahmen entlang der Linie II-II und Fig. 4 und 5 eine Darstellung eines Stacks einer Redox-Durchflussbatterie bzw. eine
Detailansicht daraus.
Zur Beschreibung der Merkmale eines erfindungsgemäßen Rahmens 1 wird im Folgenden auf die Fig. 1 Bezug genommen. Der Rahmen 1 ist aus einem Elastomer, wie z.B. ein polyolefinisch thermoplastisches Elastomer (TPE oder TPO), wie z.B. Santoprene, oder ein thermoplastisches Vulkanat (TPV), gefertigt, insbesondere in einem Spritzgießverfahren. Das Rahmenmaterial weist z.B. eine Härte im Bereich von 40 - 95 Shore A, bevorzugt 60 - 75 Shore A, auf. Im Rahmen 1 ist in seiner Mitte eine Öffnung 8 vorgesehen, in der eine Elektrode 20, z.B. eine Matte aus Kohlenstofffasern, angeordnet werden kann (siehe Fig. 5). Um die Öffnung 8 herum kann eine Vertiefung 7 vorgesehen sein, in der eine bipolare Platte 22 angeordnet werden kann (siehe Fig. 5). Ein solcher Rahmen 1 mit Elektrode 20 bildet dabei eine Halbzelle 30a, 30b einer Zelle 30 eines Stacks 32 einer Redox-Durchflussbatterie 50, wie oben beschrieben.
Der Rahmen 1 weist weiters durchgehende Bohrungen 2a, 3a auf, durch die zur Elektrolytflüssigkeitsversorgung bzw. Elektrolytflüssigkeitsabfuhr der Zellen 30 Elektrolytflüssigkeit durch den Stack 32 gepumpt wird. Die Bohrung 2a dient dabei beispielsweise als Zufuhr und die Bohrung 3a als Abfuhr für eine erste Elektrolytflüssigkeit einer Halbzelle. Eine zweite Elektrolytflüssigkeit wird durch die durch den Rahmen 1 durchgehenden Bohrungen 2b, 3b geführt. In einer Stirnfläche S des Rahmens 1 sind Kanäle 4, 5 angeordnet, wobei ein Kanal 4 mit einem Ende zur Elektrolytflüssigkeitsversorgung mit der Zuführbohrung 2a verbunden ist und einen Zuführkanal bildet. Der zweite Kanal 5 ist diametral gegenüber angeordnet und zur Elektrolytflüssigkeitsabfuhr mit der Abführbohrung 3a verbunden und bildet einen Abführkanal. Die Kanäle 4, 5 können auch im als Dichtfläche vorgesehenen Teil der Stirnfläche S angeordnet sein. Die nachfolgende Beschreibung des Kanals 4 für die Zuführung gilt für den Kanal 5 für die Abführung der Elektrolytflüssigkeit gleichermaßen. Allerdings ist es natürlich auch möglich, den Zu- und Abführkanal unterschiedlich auszugestalten.
Der Kanal 4 ist zur Stirnfläche S hin offen und erstreckt vorteilhaft sich in einer Ebene parallel zur Stirnfläche S und mündet in einen Verteilkanal 9, der entlang einer Seite der Öffnung 8 angeordnet ist und der zur Öffnung 8 hin durch eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Stege 10 begrenzt ist. Die Stege 10 erstrecken sich bevorzugt vom Boden des Verteilkanals 9 bis zur Oberkante der Vertiefung 7 bzw. bis zur Stirnfläche S, können sich aber auch nur über einen Teil dieser Höhe erstrecken. Die Stege 10 sollen dabei im Wesentlichen verhindern, dass die Elektrode in den Verteilkanal 9 rutscht oder in diesen hineinverformt wird, was eine ungleichmäßige Verteilung der Elektrolytflüssigkeit bewirken würde, und dass aus der Elektrode ausgeschwemmtes Material, wie z.B. Fasern, in den Elektrolytflüssigkeitskreislauf gelangen oder den Kanal 4 verlegen.
Die Elektrolytflüssigkeit wird also über die Zuführbohrung 2a zugeführt, gelangt von dort über den Kanal 4 in den Verteilkanal 9, wird dort gleichmäßig verteilt und fließt weiter zur in der Öffnung 8 angeordneten Elektrode 20. Die Elektrolytflüssigkeit strömt durch die Elektrode 20, wird an der gegenüberliegenden Seite über einen weiteren, bevorzugt gegenüber liegenden Verteilkanal 9 gesammelt und wird über den Abführkanal 5 und der Abführbohrung 3a wieder abgeführt.
Um die strömungsbedingten Druckverluste gering zu halten, ist vorgesehen, dass das Verhältnis von freier Strömungsfläche F, zwischen den Stegen 10 für die Zuströmung zur (bzw. Abströmung von der) Zelle zur Projektionsfläche FE der Elektrode in Strömungsrichtung zwi- sehen 0,1 und 0,95, bevorzugt zwischen 0,15 und 0,7 und ganz besonders vorteilhaft zwi- sehen 0,2 und 0,5, liegt, wie in Fig. 2 dargestellt. Die freie Strömungsfläche F, ist dabei die durch die Stege 10 festgelegte Summe der Flächen FM, Fi2, ... Fin zwischen den Stegen 10 im Verteilkanal 9, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Projektionsfläche FE der Öffnung 8 in Strömungsrichtung ist hier festgelegt durch die Seitenlänge L der Öffnung und der Höhe H der Öffnung, FE = LxH. Es gilt somit ^Fy / FE = [θ,1 ; 0,95] . Im Falle einer Vertiefung 7 zur Auf-
7=1
nähme einer bipolaren Platte 22 ist die Höhe H nicht gleich der Höhe des Rahmens 1 sondern um die Tiefe der Vertiefung 7 kleiner. Im zusammengebauten Zustand, in dem in der Öffnung 8 eine Elektrode 20 angeordnet ist, entspricht die Projektionsfläche FE der Öffnung 8 in Strömungsrichtung der Projektionsfläche der Elektrode 20 in Strömungsrichtung, da die Elektroden 20 in den Halbzellen 30a, 30b hingepresst werden. Für den Verteilkanal 9 der
Abstromung gelten die obigen Ausführungen analog, also ^Foj I FE = [0,1 ; 0,95] , mit F0 als
7=1
freie Strömungsfläche der Abstromung. Bevorzugt werden die Strömungsverhältnisse an der Zu- und Abströmseite gleich gemacht.
Um die Shuntströme und damit die Selbstentladung zu reduzieren, kann so wie im darge- stellten Ausführungsbeispiel, vorgesehen sein, dass der Kanal 4 zur Zuströmung bzw. der Kanal 5 zur Abstromung im Vergleich zum Querschnitt FK mit großer Länge K ausgeführt wird, wie aus den Figs. 1 und 3 hervorgeht. Bevorzugt wird der Kanal 4 zur Zuströmung und/oder der Kanal 5 zur Abstromung so dimensioniert, dass das Verhältnis zwischen Länge K des Kanals 4, 5 und dessen Querschnitt FK (bzw. durchschnittlichen Querschnitt) zwischen 2 und 200, besonders vorteilhaft zwischen 10 und 100 und ganz besonders vorteilhaft zwischen 15 und 50, liegt.
Um das Aneinanderreihen mehrerer solcher Rahmen 1 zu Zellen 30 und zu Stacks 32 einer Redox-Durchflussbatterie 50 zu erleichtern, sind weiters am Rahmen 1 eine Reihe von von den Stirnflächen S abstehenden Noppen 12, 14 und zugehörige in den Stirnflächen S einge- arbeiteten Ausnehmungen 13, 15 vorgesehen, die somit eine einfache Zentrierung der bipolaren Platten 22 und zweier benachbarter Rahmen 1 und/oder von Teilen einer Halbzelle 30a, 30b und dem Rahmen 1 ermöglichen. Die den Kanälen 4, 5 abgewandte Stirnseite des Rahmens 1 ist hier, mit Ausnahme von eventuell vorhandenen Noppen 12, 14 oder Ausnehmungen 13, 15, im Wesentlichen eben ausgeführt.

Claims

Patentansprüche
1 . Rahmen einer Zelle (30) einer Redox-Durchflussbatterie, in dem in einer Stirnfläche (S) ein Verteilkanal (9) zum Zu- oder Abführen von Elektrolytflüssigkeit zur Zelle (30) vorgese- hen ist und im Rahmen (1 ) weiters eine Öffnung (8) vorgesehen ist, in die der Verteilkanal (9) mündet und wobei sich der Verteilkanal (9) über die gesamte Seitenlänge der Öffnung (8) erstreckt und im Verteilkanal (9) zur Öffnung (8) hin eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Stege (10) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der durch die Stege (10) festgelegten freien Strömungsfläche (F,, F0) zwischen Verteilkanal (9) und Öffnung (8) zur Projektionsfläche (FE) der Öffnung (8) in Strömungsrichtung zwischen 0,1 und 0,95, bevorzugt zwischen 0,15 und 0,7 und ganz besonders vorteilhaft zwischen 0,2 und 0,5, ist.
2. Rahmen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanal (4, 5) vorgesehen ist, der mit einem Ende in den Verteilkanal (9) mündet und mit dem anderen Ende mit einer Elektrolytflüssigkeitsversorgung oder Elektrolytflüssigkeitsabfuhr verbunden ist, und das Verhältnis zwischen der Länge (K) des Kanals (4, 5) und dessen Querschnitt (FK) zwischen 2 und 200, bevorzugt zwischen 10 und 100 und ganz besonders vorteilhaft zwischen 15 und 50, liegt.
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