氧化还原液流电池制造技术

一种氧化还原液流电池设置有：包括正极电极、负极电极和置于正极电极和负极电极之间的隔膜的单体；一对单体框架，所述单体框架将单体夹在中间，并且每个单体框架包括双极板和包围双极板的周边的框架本体；供应到正极电极的正极电解液；和供应到负极电极的负极电解液。双极板由纯钛或钛合金构成；并且负极电解液相对于标准氢电极具有0.0V以上的氧化还原电势。

Redox flow cell

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化还原液流电池
本专利技术涉及一种氧化还原液流电池。本申请要求2017年6月21日提交的日本专利申请2017-121744的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
技术介绍
专利文献1公开了一种氧化还原液流电池，其包括作为主要构件的电池单体，每个电池单体包括：向其供应正极电解液的正极电极；向其供应负极电解液的负极电极；和置于正极电极和负极电极之间的隔膜。在氧化还原液流电池的充电/放电期间，正极和负极电解液被供应到其相应的电极。在每个电池单体中，由正极电极、隔膜和负极电极构成的层叠体被夹在一对单体框架之间。每个单体框架包括：双极板，正极电极和负极电极分别地被设置在其前侧和后侧上；和设置在双极板的外周上的框架本体。双极板由包含石墨的导电碳塑料形成。现有技术文献专利文献专利文献1：日本未审查专利申请公开2015-210849
技术实现思路
根据本公开的氧化还原液流电池包括：电池单体，所述电池单体包括正极电极、负极电极和被置于正极电极和负极电极之间的隔膜；一对单体框架，每个单体框架包括双极板和包围双极板的周缘的框架本体，所述一对单体框架将电池单体保持在其间；被供应到正极电极的正极电解液；和被供应到负极电极的负极电解液，其中，双极板由纯钛或钛合金形成，并且其中，负极电解液相对于标准氢电极具有0.0V以上的氧化还原电势。附图说明图1示出了根据实施例1的氧化还原液流电池的操作原理图。图2是根据实施例1的氧化还原液流电池的概略结构图。图3是根据实施例1的氧化还原液流电池中包括的单体堆的概略结构图。图4是当从一侧观察双极板时、根据实施例2的氧化还原液流电池中包括的双极板的概略平面图。图5是示出根据实施例2的氧化还原液流电池中包括的双极板的概略截面图。图6是当从一侧观察双极板时、根据实施例3的氧化还原液流电池中包括的双极板的概略平面图。图7是示出根据实施例3的氧化还原液流电池中包括的双极板的概略立体图。图8是示出根据实施例4的氧化还原液流电池中所包括的单体框架的框架本体被安装到单体框架的双极板的状态的概略图。图9是示出根据实施例5的氧化还原液流电池中所包括的单体框架的框架本体被安装到单体框架的双极板的状态的概略图。具体实施方式本公开所要解决的问题需要一种能够长时间稳定地维持其性能的氧化还原液流电池。因此，一个目的是提供一种能够长时间稳定地维持其性能的氧化还原液流电池。本公开的有利效果根据本公开的氧化还原液流电池能够长时间稳定地维持其性能。本专利技术的实施例的描述已经发现，当使用由导电碳塑料制成的双极板时，在氧化还原液流电池(以下可以称为RF电池)的长期操作期间，双极板可能在电解液中发生氧化变质。当双极板发生氧化变质时，双极板的厚度可能减小，使得其机械强度可能劣化。而且，可能在双极板中形成孔，使得可能无法维持电池本身的功能。本专利技术人已经进行了关于钛基双极板的使用的研究，以防止在RF电池的长期使用期间双极板的氧化变质。然而，本专利技术人已经发现，即使当使用钛基双极板时，根据电解液的类型，钛基双极板在负极电极侧上也会发生氧化变质(溶解)。因此，本专利技术人已经对能够防止钛基双极板溶解的负极电解液进行了研究。本专利技术人已经发现，使用具有特定电势的电解液作为负极电解液能够防止钛基双极板的溶解，从而能够获得能够长时间稳定地维持其性能的RF电池。这样，已经完成了本专利技术。接下来，将列举和描述本专利技术的实施例的细节。(1)根据本专利技术实施例的一种氧化还原液流电池包括：电池单体，所述电池单体包括正极电极、负极电极和被置于正极电极和负极电极之间的隔膜；一对单体框架，每个单体框架包括双极板和包围双极板的周缘的框架本体，所述一对单体框架将电池单体保持在其间；被供应到正极电极的正极电解液；和被供应到负极电极的负极电解液，其中，双极板由纯钛或钛合金形成，并且其中，负极电解液相对于标准氢电极具有0.0V以上的氧化还原电势由于将由纯钛或钛合金形成的钛基双极板用作双极板，因此与使用由导电碳塑料制成的双极板相比，能够抑制双极板的氧化变质。由于使用的负极电解液是相对于标准氢电极具有0.0V以上的氧化还原电势的电解液，因此即使在负极电极侧上使用钛基双极板时，也能够减少由负极电解液引起的双极板的氧化变质(溶解)，从而能够提高双极板的耐久性。这是因为，当使用钛基双极板时，在双极板的表面上形成钝化膜，并且钝化膜的内侧(即，双极板)能够受到保护。此外，由于所使用的负极电解液是具有特定氧化还原电势的电解液，所以能够防止钝化膜的溶解。由于能够提高双极板的耐久性，因此RF电池能够长时间稳定地维持其性能。(2)在氧化还原液流电池的一个方面，钛合金可以包含95％质量百分比以上的钛，并且可以进一步包含选自铂、钯、钌、镍和铬的至少一种元素，该至少一种元素的总量为0.4％质量百分比以上并且5％质量百分比以下。当双极板由钛合金形成时，如果包含以上列出的元素中的任何一种，则钛难以变成活性状态，从而能够进一步减少双极板的溶解。(3)在氧化还原液流电池的一个方面，负极电解液可以包含选自钛离子、铁离子、锰离子和铈离子的至少一种活性材料。当使用含有以上列出的活性材料中的任何一种的负极电解液时，钛难以变成活性状态，从而能够进一步减少双极板的溶解。(4)在氧化还原液流电池的一个方面，负极电解液中的氢离子的浓度可以是0.1mol/L以上。当负极电解液中的氢离子的浓度为0.1mol/L以上时，双极板的表面难以变成活性状态，从而能够进一步减少双极板的溶解。(5)在氧化还原液流电池的一个方面，负极电解液可以包含硫酸根，并且负极电解液中的硫酸根的浓度可以是2mol/L以上。当负极电解液包含硫酸根时，能够提高在负极电解液中用作活性材料的金属离子的稳定性和反应性。当硫酸根的浓度为2mol/L以上时，能够易于抑制在双极板的表面上形成的钝化膜的溶解，由此能够抑制双极板的溶解。(6)在氧化还原液流电池的一个方面，负极电解液可以包含选自铁、铜、锑和铂的至少一种金属，该至少一种金属的总含量为0.01mmol/L以上并且0.1mol/L以下。当使用包含以上列出的金属中的任何一种的负极电解液时，双极板的表面难以变成活性状态，从而能够进一步抑制双极板的溶解。(7)在氧化还原液流电池的一个方面，双极板可以包括凹槽，正极电解液或负极电解液通过该凹槽流通，凹槽被设置在与正极电极相接触的正极电极侧表面和与负极电极相接触的负极电极侧表面中的至少一个上。当双极板包括凹槽时，与不设置凹槽时的情况相比，促进了电解液的流通，从而能够控制流通通过电极的电解液的流动。通过控制电解液的流动，能够减少电解液的压力损失。(8)在氧化还原液流电池的一个方面，可以通过弯曲双极板，从而在正极电极侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化还原液流电池，包括：/n电池单体，所述电池单体包括正极电极、负极电极和被置于所述正极电极和所述负极电极之间的隔膜；/n一对单体框架，每个所述单体框架包括双极板和包围所述双极板的周缘的框架本体，所述一对单体框架将所述电池单体保持在其间；/n被供应到所述正极电极的正极电解液；和/n被供应到所述负极电极的负极电解液，/n其中，所述双极板由纯钛或钛合金形成，并且/n其中，所述负极电解液相对于标准氢电极具有0.0V以上的氧化还原电势。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170621 JP 2017-1217441.一种氧化还原液流电池，包括：
电池单体，所述电池单体包括正极电极、负极电极和被置于所述正极电极和所述负极电极之间的隔膜；
一对单体框架，每个所述单体框架包括双极板和包围所述双极板的周缘的框架本体，所述一对单体框架将所述电池单体保持在其间；
被供应到所述正极电极的正极电解液；和
被供应到所述负极电极的负极电解液，
其中，所述双极板由纯钛或钛合金形成，并且
其中，所述负极电解液相对于标准氢电极具有0.0V以上的氧化还原电势。


2.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池，
其中，所述钛合金包含95％质量百分比以上的钛，并且进一步包含选自铂、钯、钌、镍和铬的至少一种元素，所述至少一种元素的总量为0.4％质量百分比以上并且5％质量百分比以下。


3.根据权利要求1或2所述的氧化还原液流电池，
其中，所述负极电解液包含选自钛离子、铁离子、锰离子和铈离子的至少一种活性材料。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的氧化还原液流电池，
其中，所述负极电解液中的氢离子的浓度为0.1mol/L以上。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的氧化还原液流电池，
其中，所述负极电解液包含硫酸根，并且
其中，所述负极电解液中的所述硫酸根的浓度为2mol/L以上。

【专利技术属性】
技术研发人员：花房庆，中石博之，中山茂吉，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP