用于储存电能的氧化还原液流电池及其用途制造技术
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于储存电能的氧化还原液流电池及其用途
本专利技术涉及用于储存电能的氧化还原液流电池，其一般也被称为氧化还原液流电池组或氧化还原流通电池组。氧化还原液流电池包含两个极性特异性腔室，在其中氧化还原活性的化学化合物或氧化还原活性的化合物分别在两个腔室中以在电解液溶剂中溶解的形式或分散的方式存在，并且所述腔室与储液器连接。以该方式，对于被极性特异性腔室之间的隔膜分开的例如溶解在水或有机溶剂中或者分散在电解液溶剂中而存在的氧化还原活性化合物形成两个独立的回路。通过所述隔膜进行两个腔室之间的离子交换。
技术介绍
电池特别适合于固定储存器应用，例如作为风力发电厂和太阳能发电厂的缓冲电池组或者作为电力网络中的负载分配的功率和调节储备，以及作为移动能量储存器，例如用于运行电动汽车和电子器件。氧化还原液流电池组(RFB)是电化学能量储存器。用于在电极处建立电势所需的化合物是溶解的氧化还原活性的物类，其在充电或者放点过程中在电化学反应器中转变成其各自的其它氧化还原状态。为此，将电解液溶液(阴极液、阳极液)从罐中取出并且主动泵送至电极。阳极室和阴极室在反应器中被离子选择性隔膜分开，所述隔膜通常具有对阳离子，尤其是质子的高选择性(例如NafionTM)。此外还存在选择性地让带负电的离子通过并且阻断带正电的离子通过的隔膜。此外使用尺寸选择性隔膜(例如渗析膜或超滤膜)，其使阴离子和阳离子通过。在本专利技术的意义上如下定义阳极室和阴极室：阴极室包含阴极液作为电解液并且由阴极和面向阴极的隔膜区域限定。阳极室包含阳极液作为电解液并且由阳极和面向阳极的隔膜区域限定。在阴极处，在放电期间发生氧...
【技术保护点】
用于储存电能的氧化还原液流电池，其包括具有用于阴极液和阳极液的两个电极室的反应电池，所述电极室各自与至少一个储液器连接和通过离子传导性隔膜分开并且配备有电极，其中将电极室各自用电解液溶液填充，所述电解液溶液包含溶解或分散在电解液溶剂中的氧化还原活性组分，以及任选溶于其中的导电盐和可能的另外的添加剂，其特征在于，所述阳极液为在分子中包含1至6个式I的基团或在分子中包含1至6个式II的基团的氧化还原活性组分，和其特征在于所述阴极液为在分子中包含1至6个式III的基团或包含铁盐的氧化还原活性组分，或其特征在于阳极液和阴极液为在分子中包含1至6个式I或式II的基团与1至6个式III的基团组合的氧化还原活性组分
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.07 DE 102015010083.11.用于储存电能的氧化还原液流电池，其包括具有用于阴极液和阳极液的两个电极室的反应电池，所述电极室各自与至少一个储液器连接和通过离子传导性隔膜分开并且配备有电极，其中将电极室各自用电解液溶液填充，所述电解液溶液包含溶解或分散在电解液溶剂中的氧化还原活性组分，以及任选溶于其中的导电盐和可能的另外的添加剂，其特征在于，所述阳极液为在分子中包含1至6个式I的基团或在分子中包含1至6个式II的基团的氧化还原活性组分，和其特征在于所述阴极液为在分子中包含1至6个式III的基团或包含铁盐的氧化还原活性组分，或其特征在于阳极液和阴极液为在分子中包含1至6个式I或式II的基团与1至6个式III的基团组合的氧化还原活性组分其中，从式I和II的结构中的氮原子离开的线和从式III的结构中的4位离开的线表示将式I、II和III的结构与分子的其余部分连接的共价键，R1为共价C-C-键或二价桥联基团，R2和R3彼此独立地表示烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、卤素、羟基、氨基、硝基或氰基，X表示q价无机或有机阴离子或这样的阴离子的混合物，b和c彼此独立地为0至4的整数，q为1至3的整数，a为具有2/q的值的数，和R4、R5、R6和R7彼此独立地表示烷基、环烷基、芳基或芳烷基。2.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池，其特征在于，所述阳极液为氧化还原活性组分，其在分子中包含1至4个式I的基团或1至4个式II的基团，和特征在于阴极液为氧化还原活性组分，其在分子中包含1至4个式III的基团或包含铁盐，或特征在于阳极液和阴极液为氧化还原活性组分，其在分子中包含1至4个式I或式II的基团与1至4个式III的基团组合。3.根据权利要求2所述的氧化还原液流电池，其特征在于，在阳极液中使用氧化还原活性组分，其在分子中包含1至4个式Ia或式IIa的基团其中，从式Ia和IIa的结构中的氮原子离开的线表示将式Ia和IIa的结构与分子的其余部分连接的共价键，和R2、R3、X、a、b、c和q具有在权利要求1中定义的含义。4.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池，其特征在于在阳极液中使用式Ib、IIb、IV、V、VII、VIIa、VIIb、VIII、VIIIa、VIIIb、IX、IXa、IXb、X、Xa、Xb、XI、XIa、XIb、XII、XIIa和/或XIIb的化合物作为氧化还原活性组分其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和X具有在权利要求1中定义的含义，R8和R10彼此独立地表示氢，任选地被羧酸酯基团、羧酸酰胺基团、羧酸基团、磺酸基团或氨基取代的烷基，任选地被羧酸酯基团、羧酸酰胺基团、羧酸基团、磺酸基团或氨基取代的环烷基，任选地被羧酸酯基团、羧酸酰胺基团、羧酸基团、磺酸基团或氨基取代的芳基，或任选地被羧酸酯基团、羧酸酰胺基团、羧酸基团、磺酸基团或氨基取代的芳烷基，尤其是C1-C6-烷基，被羧酸酯基团取代的C1-C6-烷基，被羧酸酰胺基团取代的C1-C6-烷基，被羧酸基团取代的C1-C6-烷基，被磺酸基团取代的C1-C6-烷基或被氨基取代的C1-C6-烷基，且非常特别优选氢、丙酸酯、异丁酸酯、乙基或甲基，R9为二价至六价，尤其是二价至四价有机桥联基团，R12为共价键或二价至六价，尤其是二价至四价有机桥联基团，R14为共价键或二价有机桥联基团，R15为二价至六价，尤其是二价至四价有机桥联基团，R18为带o倍正电的二价至六价，尤其是二价至四价有机基团，其通过碳原子与联吡啶基团的氮原子共价连接，尤其是二价至四价季铵基团，二价至四价季鏻基团，二价至三价叔锍基团或带o倍正电的二价至六价，尤其是二价至四价杂环基团，R19为带o倍，优选单倍正电的二价有机基团，其通过碳原子与联吡啶基团的氮原子共价连接，尤其是季铵基团，季鏻基团，叔锍基团或者带o倍、优选单倍正电的二价杂环基团，R20和R21彼此独立地表示氢，任选地被羧酸酯基团、羧酸酰胺基团、羧酸基团、磺酸基团或氨基取代的烷基，任选地被羧酸酯基团、羧酸酰胺基团、羧酸基团、磺酸基团或氨基取代的环烷基，任选地被羧酸酯基团、羧酸酰胺基团、羧酸基团、磺酸基团或氨基取代的芳基，或任选地被羧酸酯基团、羧酸酰胺基团、羧酸基团、磺酸基团或氨基取代的芳烷基，或者两个基团R20和R21在一起形成C1-C3-亚烷基，尤其是C1-C6-烷基，被羧酸酯基团取代的C1-C6-烷基，被羧酸酰胺基团取代的C1-C6-烷基，被羧酸基团取代的C1-C6-烷基，被磺酸基团取代的C1-C6-烷基，或被氨基取代的C1-C6-烷基或者一起表示亚乙基，且非常特别优选氢、丙酸酯、异丁酸酯、乙基或甲基，或者一起表示亚乙基，R22为二价有机桥联基团，R23表示带u倍负电的二价至六价，尤其是二价至四价有机基团，其通过碳原子与联吡啶基团的氮原子共价连接，尤其是被一个或两个羧基或磺酸基团取代的亚烷基基团，被一个或两个羧基或磺酸基团取代的亚苯基基团或被一个或两个羧基或磺酸基团取代的二价杂环基团，R24为带u倍、尤其是单倍负电的二价有机基团，其通过碳原子与联吡啶基团的氮原子共价连接，尤其是被羧基或磺酸基团取代的亚烷基基团、被羧基或磺酸基团取代的亚苯基基团、或被羧基或磺酸基团取代的二价杂环基团，a、b、c和q具有在权利要求1中定义的含义，d为1至5，优选1至3的整数，e为具有(2+2d+2t)/q的值的数，g为1至5，优选1至3的整数，h为1至5，优选1至3的整数，其中g和h之和为2至6，尤其是2至4的整数，i为具有2h/q的值的数，j为1至5，优选1至3的整数，k为具有(2+2j)/q的值的数，o为1至4的整数，p为具有(o+2h)/q的值的数，r为具有(3+3j)/q的值的数，t为0，或在R9为二价有机桥联基团的情况下表示0或1，u为1至4的整数，z为具有2/q的值的数，z1为具有(o+2)/q的值的数，Y在2h–u或2(2-u)-u大于0的情况下为v价或x价无机或有机阴离子或这样的阴离子的混合物，或者在2h–u或2(2-u)-u小于0的情况下为v价或x价无机或有机阳离子或这样的阳离子的混合物，v为-1至-3或+1至+3的整数，x为-1至-3或+1至+3的整数，w为0或具有(-u+2h)/v的值的正数，y为0或具有(2–u)(j+1)/x的值的正数，Y1在2–2u小于0的情况下为x1价无机或有机阳离子或这样的阳离子的混合物，x1为-1至-3或+1至+3的整数，和y1为0或具有(2–2u)/x1的值的正数。5.根据权利要求4所述的氧化还原液流电池，其特征在于，在阳极液中使用式IVa、Va、VIIc、VIIIc、IXc和/或Xc的化合物作为氧化还原活性组分其中，R2、R3、R4、R5、R6、R7和X具有在权利要求1中定义的含义，R8、R9、R10、R12、R14和R15具有在权利要求4中定义的含义，b、c和q具有在权利要求1中定义的含义，和d、e、g、h、i、j和k具有在权利要求4中定义的含义。6.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池，其特征在于，在阴极液中使用式IIIa、IIIb、IIIc、VI、VIa和/或VIb的化合物或者在权利要求4中定义的式VII、VIIa、VIIb、VIII、VIIIa、VIIIb、IX、IXa、IXb、X、Xa和/或Xb的化合物作为氧化还原活性组分其中，R4、R5、R6、R7、X和q具有在权利要求1中定义的含义，o和u具有在权利要求4中定义的含义，R11为二价至四价有机桥联基团，R13为氢、烷基、烷氧基、卤代烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、卤素、羟基、氨基、硝基或氰基，和R16为带o倍、优选单倍正电的一价有机基团，尤其是季铵基团、季鏻基团、叔锍基团或或者带o倍、优选单倍正电的一价杂环基团，R17为带m倍正电的二价至四价有机基团，尤其是二价至四价季铵基团、二价至四价季鏻基团、二价至四价叔锍基团或者带m倍正电的二价至四价杂环基团，R25为带u倍、优选单倍负电的一价基团，尤其是羧基基团或磺酸基团，或者带u倍、优选单倍负电的一价杂环基团，R26为带m倍负电的二价至四价有机基团，尤其是被一个或两个羧基或磺酸基团取代的亚烷基基团、或被一个或两个羧基或磺酸基团取代的亚苯基基团、或被一个或两个羧基或磺酸基团取代的二价杂环基团，Z为q价无机或有机阳离子或这样的阳离子的混合物，f为1至3的整数，l为具有o/q或u/q的值的数，m为1至4的整数，和n表示具有m/q的值的数。7.根据权利要求5或6所述的氧化还原液流电池，其特征在于，在阴极液中使用在权...
【专利技术属性】
技术研发人员：U·S·舒伯特，T·雅诺施卡，N·马丁，
申请(专利权)人：耶拿电池有限公司，耶拿弗里德里希·席勒大学，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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