流式氧化还原蓄电池系统中电解液溶液的原位重力分离技术方案

技术编号:19398302 阅读:30 留言:0更新日期:2018-11-10 05:25
一种流式氧化还原蓄电池系统,其包括电化学电池、阳极电解液槽、阴极电解液槽、第一阳极电解液载体浆料、第二阳极电解液载体浆料、第一阴极电解液载体浆料、第二阴极电解液载体浆料和发电电路。离子交换膜与阳极和阴极电化学接合。所述发电电路电耦接到所述阳极和所述阴极。所述阳极电解液槽流体地耦接到所述阳极,并且所述阴极电解液槽流体地耦接到所述阴极。所述第一阳极电解液载体浆料的密度小于所述第二阳极电解液载体浆料的密度,并且电负性不同于所述第二阳极电解液载体浆料的电负性。此外,所述第一阴极电解液载体浆料的密度小于所述第二阴极电解液载体浆料的密度,并且电负性不同于所述第二阴极电解液载体浆料的电负性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流式氧化还原蓄电池系统中电解液溶液的原位重力分离相关申请的交叉引用本申请要求2016年3月17日提交且名称为流式氧化还原蓄电池系统中电解液溶液的原位重力分离(IN-SITUGRAVITATIONALSEPARATIONOFELECTROLYTESOLUTIONSINFLOWREDOXBATTERYSYSTEMS)的美国专利申请第15/072,912号的权益。
技术介绍
本公开涉及流式氧化还原蓄电池系统。更具体来说,本公开介绍了包括电解液载体浆料的流式氧化还原蓄电池系统的技术。
技术实现思路
根据本公开的主题,流式氧化还原蓄电池系统包括电化学电池、阳极电解液槽、阴极电解液槽、第一阳极电解液载体浆料、第二阳极电解液载体浆料、第一阴极电解液载体浆料、第二阴极电解液载体浆料和发电电路。电化学电池包括位于阳极和阴极之间并与阳极和阴极电化学接合的离子交换膜。发电电路电耦接到阳极和阴极。阳极电解液槽包含流体地耦接到阳极的阳极电解液上端和流体地耦接到阳极的阳极电解液下端。阴极电解液槽包括流体地耦接到阴极的阴极电解液上端和流体地耦接到阴极的阴极电解液下端。第一阳极电解液载体浆料的密度小于第二阳极电解液载体浆料的密度,并且电负性不同于第二阳极电解液载体浆料的电负性。此外,第一阴极电解液载体浆料的密度小于第二阴极电解液载体浆料的密度,并且电负性不同于第二阴极电解液载体浆料的电负性。根据本公开的一个实施例,流式氧化还原蓄电池系统包括电化学电池、阳极电解液槽、阴极电解液槽、第一阳极电解液载体浆料、第二阳极电解液载体浆料、第一阴极电解液载体浆料、第二阴极电解液载体浆料、阳极电解液溶液、阴极电解液溶液和发电电路。电化学电池包括位于阳极和阴极之间并与阳极和阴极电化学接合的离子交换膜。发电电路电耦接到阳极和阴极。阳极电解液槽包括流体地耦接到阳极的阳极电解液上端和流体地耦接到阳极的阳极电解液下端。阴极电解液槽包括流体地耦接到阴极的阴极电解液上端和流体地耦接到阴极的阴极电解液下端。阳极电解液溶液可与第一阳极电解液载体浆料和第二阳极电解液载体浆料化学接合。阴极电解液溶液可与第一阴极电解液载体浆料和第二阴极电解液载体浆料化学接合。第一阳极电解液载体浆料的密度小于第二阳极电解液载体浆料的密度,并且电负性不同于第二阳极电解液载体浆料的电负性。第一阴极电解液载体浆料的密度小于第二阴极电解液载体浆料的密度,并且电负性不同于第二阴极电解液载体浆料的电负性。此外,第一和第二阳极电解液载体浆料以及第一和第二阴极电解液载体浆料各自包含多种浆料粒,每种浆料粒包含惰性核和与惰性核化学接合的一种或多种活性颗粒。根据本公开的另一个实施例,流式氧化还原蓄电池系统包括电化学电池、阳极电解液槽、阴极电解液槽、第一阳极电解液载体浆料、第二阳极电解液载体浆料、第一阴极电解液载体浆料、第二阴极电解液载体浆料和发电电路。电化学电池包括位于阳极和阴极之间并与阳极和阴极电化学接合的离子交换膜。发电电路电耦接到阳极和阴极。阳极电解液槽包括流体地耦接到阳极的阳极电解液上端和流体地耦接到阳极的阳极电解液下端。阴极电解液槽包括流体地耦接到阴极的阴极电解液上端和流体地耦接到阴极的阴极电解液下端。第一阳极电解液载体浆料的密度小于第二阳极电解液载体浆料的密度,使得当第一和第二阳极电解液载体浆料容纳在阳极电解液槽内时,第一阳极电解液载体浆料在第二阳极电解液载体浆料上方浮动。第一阳极电解液载体浆料的电负性大于第二阳极电解液载体浆料的电负性,使得第一阳极电解液载体浆料电化学吸引放电的阳极电解液活性材料,并且第二阳极电解液载体浆料电化学吸引带电的阳极电解液活性材料。第一阴极电解液载体浆料的密度小于第二阴极电解液载体浆料的密度,使得当第一和第二阴极电解液载体浆料容纳在阴极电解液槽内时,第一阴极电解液载体浆料在第二阴极电解液载体浆料上方浮动。此外,第一阴极电解液载体浆料的电负性小于第二阴极电解液载体浆料的电负性,使得第一阴极电解液载体浆料电化学吸引放电的阴极电解液,并且第二阴极电解液载体浆料电化学吸引带电的阴极电解液活性材料。尽管本文中主要参考一些特定的流式氧化还原蓄电池系统配置描述了本公开的概念,但是预期这些概念将适用于具有任何配置的流式氧化还原蓄电池系统。附图说明当结合以下附图阅读时,可最好地理解本公开的具体实施例的以下详细描述,其中相同的结构用相同的附图标号表示,并且其中:图1是根据本文示出和描述的一个或多个实施例的流式氧化还原蓄电池系统的示意图;图2是根据本文示出和描述的一个或多个实施例的阳极电解液载体浆料或阴极电解液载体浆料的示例性浆料粒的示意图;和图3是根据本文示出和描述的一个或多个实施例的图1的流式氧化还原蓄电池系统的开路电压对电荷状态百分比的图形说明。具体实施方式图1是流式还原/氧化(氧化还原)蓄电池系统100的示意图。流式氧化还原蓄电池系统100包含电化学电池110、阳极电解液槽130、阴极电解液槽140和发电电路170。电化学电池110流体地耦接到阳极电解液槽130和阴极电解液槽140,并且电耦接到发电电路170。流式氧化还原蓄电池系统100包含第一阳极电解液载体浆料150和第二阳极电解液载体浆料152,其可各自容纳在阳极电解液槽130内并且可各自在阳极电解液槽130和电化学电池110之间流动。流式氧化还原蓄电池系统100还包含第一阴极电解液载体浆料154和第二阴极电解液载体浆料156,其可各自容纳在阴极电解液槽140内并且可各自在阴极电解液槽140和电化学电池110之间流动。此外,流式氧化还原蓄电池系统100包括电解液溶液,如阳极电解液溶液和阴极电解液溶液。阳极电解液溶液可容纳在阳极电解液槽130内并且可在阳极电解液槽130和电化学电池110之间流动。阳极电解液溶液可包含多种带电的阳极电解液活性材料、多种放电的阳极电解液活性材料或其组合,并且在组成上被配置成在流式氧化还原蓄电池系统100的放电操作期间在电化学电池110处氧化并且在流式氧化还原蓄电池系统100的充电操作期间在电化学电池110处还原。如本文所用,“活性材料”是指化学组分,如原子、离子、分子等,其在组成上被配置成当进行氧化还原反应时改变氧化态。例如,预期阳极电解液溶液的活性材料可包含钒、铬、锌、硫、镎、铀或其组合。此外,多种带电的阳极电解液活性材料中的每一种包含比多种放电的阳极电解液活性材料中的每一种低的正电荷和低的氧化态。阴极电解液溶液可容纳在阴极电解液槽140内,并且可在阴极电解液槽140和电化学电池110之间流动。阴极电解液溶液可包含多种带电的阴极电解液活性材料、多种放电的阴极电解液活性材料或其组合,并且在组成上被配置成在放电操作期间在电化学电池110处还原并且在充电操作期间在电化学电池100处氧化。多种带电的阴极电解液活性材料中的每一种包含比多种放电的阴极电解液活性材料中的每一种高的正电荷和高的氧化态。例如,预期阴极电解液溶液的活性材料可包含钒、溴、铈、氯、铁氰化物、亚铁氰化物、锰、镎氧化物、铀氧化物或其组合。此外,阳极电解液溶液和阴极电解液溶液可各自包含具有氧化还原对的任何活性材料,其表现出不同的标准还原电位。此外,阳极电解液溶液可包含标准还原低于阴极电解液溶液的活性材料的活性材料。下表描述了可用作阴极电解液溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流式氧化还原蓄电池系统,其包含电化学电池、阳极电解液槽、阴极电解液槽、第一阳极电解液载体浆料、第二阳极电解液载体浆料、第一阴极电解液载体浆料、第二阴极电解液载体浆料和发电电路,其中:所述电化学电池包含位于阳极和阴极之间并与所述阳极和所述阴极电化学接合的离子交换膜;所述发电电路电耦接到所述阳极和所述阴极;所述阳极电解液槽包含流体地耦接到所述阳极的阳极电解液上端和流体地耦接到所述阳极的阳极电解液下端;所述阴极电解液槽包含流体地耦接到所述阴极的阴极电解液上端和流体地耦接到所述阴极的阴极电解液下端;所述第一阳极电解液载体浆料的密度小于所述第二阳极电解液载体浆料的密度,并且电负性不同于所述第二阳极电解液载体浆料的电负性;并且所述第一阴极电解液载体浆料的密度小于所述第二阴极电解液载体浆料的密度,并且电负性不同于所述第二阴极电解液载体浆料的电负性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.17 US 15/072,9121.一种流式氧化还原蓄电池系统,其包含电化学电池、阳极电解液槽、阴极电解液槽、第一阳极电解液载体浆料、第二阳极电解液载体浆料、第一阴极电解液载体浆料、第二阴极电解液载体浆料和发电电路,其中:所述电化学电池包含位于阳极和阴极之间并与所述阳极和所述阴极电化学接合的离子交换膜;所述发电电路电耦接到所述阳极和所述阴极;所述阳极电解液槽包含流体地耦接到所述阳极的阳极电解液上端和流体地耦接到所述阳极的阳极电解液下端;所述阴极电解液槽包含流体地耦接到所述阴极的阴极电解液上端和流体地耦接到所述阴极的阴极电解液下端;所述第一阳极电解液载体浆料的密度小于所述第二阳极电解液载体浆料的密度,并且电负性不同于所述第二阳极电解液载体浆料的电负性;并且所述第一阴极电解液载体浆料的密度小于所述第二阴极电解液载体浆料的密度,并且电负性不同于所述第二阴极电解液载体浆料的电负性。2.根据权利要求1所述的流式氧化还原蓄电池系统,其中当所述第一和第二阳极电解液载体浆料容纳在所述阳极电解液槽内时,所述第一阳极电解液载体浆料在所述第二阳极电解液载体浆料上方浮动。3.根据权利要求1所述的流式氧化还原蓄电池系统,其中所述第一阳极电解液载体浆料的所述电负性大于所述第二阳极电解液载体浆料的所述电负性,使得所述第一阳极电解液载体浆料电化学吸引放电的阳极电解液活性材料并且所述第二阳极电解液载体浆料电化学吸引带电的阳极电解液活性材料。4.根据权利要求1所述的流式氧化还原蓄电池系统,其中所述第一阳极电解液载体浆料的所述电负性小于所述第二阳极电解液载体浆料的所述电负性,使得所述第一阳极电解液载体浆料电化学吸引带电的阳极电解液活性材料并且所述第二阳极电解液载体浆料电化学吸引放电的阳极电解液活性材料。5.根据权利要求1所述的流式氧化还原蓄电池系统,其中当所述第一和第二阴极电解液载体浆料容纳在所述阴极电解液槽内时,所述第一阴极电解液载体浆料在所述第二阴极电解液载体浆料上方浮动。6.根据权利要求1所述的流式氧化还原蓄电池系统,其中所述第一阴极电解液载体浆料的所述电负性大于所述第二阴极电解液载体浆料的所述电负性,使得所述第一阴极电解液载体浆料电化学吸引带电的阴极电解液活性材料并且所述第二阴极电解液载体浆料电化学吸引放电的阴极电解液。7.根据权利要求1所述的流式氧化还原蓄电池系统,其中所述第一阴极电解液载体浆料的所述电负性小于所述第二阴极电解液载体浆料的所述电负性,使得所述第一阴极电解液载体浆料电化学吸引放电的阴极电解液并且所述第二阴极电解液载体浆料电化学吸引带电的阴极电解液活性材料。8.根据权利要求1所述的流式氧化还原蓄电池系统,其中所述第一和第二阳极电解液载体浆料以及所述第一和第二阴极电解液载体浆料各自包含多种浆料粒,每种浆料粒包含惰性核和与所述惰性核化学接合的一种或多种活性颗粒。9.根据权利要求8所述的流式氧化还原蓄电池系统,其中所述惰性核包含一个或多个官能化表面区域并且所述一种或多种活性颗粒在所述一个或多个官能化表面区域处与所述惰性核化学接合。10.根据权利要求1所述的流式氧化还原蓄电池系统,其进一步包含在所述阳极电解液槽的所述阳极电解液上端和所述阳极之间延伸并流体地耦接所述阳极电解液槽的所述阳极电解液上端和所述阳极的低密度阳极电解液通路,和在所述阳极电解液槽的所述阳极电解液下端和所述阳极之间延伸并流体地耦接所述阳极电解液槽的所述阳极电解液下端和所述阳极的高密度阳极电解液通路。11.根据权利要求1所述的流式氧化还原蓄电池系统,其进一步包含在所述阴极电解液槽的所述阴极电解液上端和所述阴极之间延伸并流体地耦接所述阴极电解液槽的所述阴极电解液上端和所述阴极的低密度阴极电解液通路,和在所述阴极电解液槽的所述阴极电解液下端和所述阴极之间延伸并流体地耦接所述阴极电解液槽的所述阴极电解液下端和所述阴极的高密度阴极电解液通路。12.根据权利要求1所述的流式氧化还原蓄电池系统,进一步包含可与所述第一阳极电解液载体浆料和所述第二阳极电解液载体浆料化学接合的阳极电解液溶液。13.根据权利要求12所述的流式氧化还原蓄电池系统,其中所述阳极电解液溶液的一种或多种活性材料包含钒、铬、锌、硫、镎、铀或其组合。14.根据权利要求12所述的流式氧化还原蓄电池系统,其中所述阳极电化学地被配置成:使带电的阳极电解液活性材料与所述第一或第二阳极电解液载体浆料化学分离并氧化所述带电的阳极电解液活性材料,使得所述带电的阳极电解液活性材料在接收与所述第一或第二阳极电解液载体浆料电化学接合的所述带电的阳极电解液活性材...

【专利技术属性】
技术研发人员:阿哈默德·D·哈马德斯塔马蒂奥斯·索恩蒂
申请(专利权)人:沙特阿拉伯石油公司
类型:发明
国别省市:沙特阿拉伯,SA

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