【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本说明书大体上涉及用于在氧化还原液流电池系统中使用的再平衡单元的系统以及操作此类再平衡单元的方法。
技术介绍
0、
技术介绍
和
技术实现思路
1、氧化还原液流电池能够独立扩展电力和容量，并且能够进行数千次循环充电和放电，并且与常规电池技术相比性能损失更低，因此适用于电网级(grid-scale)储存应用。由于采用了低成本、地球上资源丰富的材料，因此全铁混合式氧化还原液流电池特别有吸引力。一般来说，铁氧化还原液流电池(ifb)依靠铁、盐和水作为电解质，因此包含简单、地球上资源丰富且低廉的材料，并且消除刺激性化学物质的掺入并减少该电池的环境足迹。
2、ifb可以包括其中发生氧化还原反应的正(氧化还原)电极和其中可还原并电镀电解质中的二价铁(fe2+)的负(电镀)电极。各种副反应可能与fe2+还原争相发生，副反应包括质子还原、铁腐蚀和铁镀层氧化：
3、
4、由于大多数副反应发生在电镀电极处，因此ifb循环能力可能会受到电镀电极上可用铁镀层的限制。改善铁镀层损失的示例性尝试侧重于催化电解质再平衡，以经由方程式(4)解决方程式(1)和(2)的氢(h2)气体产生以及方程式(3)和离子交换的电解质电荷不平衡(例如，多余的fe3+)：
5、fe3++1/2h2→fe2++h+(电解质再平衡) (4)
6、在一些示例中，电解质再平衡可以经由滴流床或极芯反应器装置实现，其中h2气体和电解质可以在催化剂表面处接触以进行方程式(4)的电解质再平衡反应。然而，对于更高性能的应用来说，
7、在一个示例中，上文描述的问题可以通过一种用于氧化还原液流电池的再平衡单元来解决，该再平衡单元包括：单元外壳；氢气入口端口，h2气体通过其流到该单元外壳中；电解质入口端口，电解质通过其流到该单元外壳中；电解质出口端口，该电解质通过其从该单元外壳排出；电极组件堆叠，其由该单元外壳封闭，该电极组件堆叠的每个电极组件包括与流场配置共面接触的负电极；以及倾斜支撑件，其耦合到该单元外壳。在一些示例中，电极组件堆叠的每个电极组件中的负电极和正电极可以是导电的并且彼此共面接触。在额外或替代示例中，可以不引导电流离开再平衡单元。以此方式，再平衡单元中的电解质再平衡可以是经由其中的正电极和负电极的界面连接对的内部电气短接来驱动的。
8、具体地，在一些示例中，通过使正电极和负电极的界面连接对内部短接，电极组件堆叠的每个电极组件可以彼此电解耦，使得没有反向电流从一个电极组件驱动通过电极组件堆叠并且使其他电极组件劣化。在额外或替代示例中，正电极和负电极的界面连接对的内部电气短接可以相对于非内部短接电极对降低电阻，从而增加正电极和负电极处各自的氧化还原反应速率。每个电极组件的单元电位可以同时降低，从而降低副反应速率(例如，方程式(1)-(3)的反应速率)。以此方式，相对于非内部短接单元，再平衡单元中的使用寿命可以延长并且电化学性能可以增强。
9、应理解，提供以上概述是为了以简化形式介绍在详细描述中进一步描述的一些概念。它并非意味着标识所要求主题的关键或基本特征，所要求主题的范围唯一地由在具体实施方式之后的权利要求书来限定。此外，所要求主题并不限于解决上文或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方案。
技术实现思路
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于氧化还原液流电池的再平衡单元，所述再平衡单元包括：
2.根据权利要求1所述的再平衡单元，其中所述电解质出口端口相对于重力方向定位得低于所述电解质入口端口。
3.根据前述权利要求中任一项所述的再平衡单元，其进一步包括泄压出口端口，用于从所述电解质中排出未反应的H2气体。
4.根据权利要求3所述的再平衡单元，其中所述未反应的H2气体仅在流动通过所述电极组件堆叠的所述负电极到所述电解质中并且通过所述泄压出口端口之后才从所述单元外壳排出。
5.根据前述权利要求中任一项所述的再平衡单元，其进一步包括氢气出口端口，未反应的H2气体通过所述氢气出口端口从所述单元外壳排出。
6.根据权利要求5所述的再平衡单元，其中所述氢气入口端口、所述氢气出口端口、所述电解质入口端口和所述电解质出口端口以横向配置定位在所述单元外壳上，所述横向配置包括：所述氢气出口端口和所述电解质入口端口定位在所述单元外壳的上半部的不同侧上，以及所述氢气入口端口和所述电解质出口端口定位在所述单元外壳的下半部的不同侧上。
7.根据前述权利要求中任一
8.根据前述权利要求中任一项所述的再平衡单元，其中所述电极组件堆叠中的每个电极组件是内部短接的，并且没有电流被引导离开所述再平衡单元。
9.根据前述权利要求中任一项所述的再平衡单元，其中所述倾斜支撑件使所述单元外壳相对于所述倾斜支撑件搁置在其上的外表面以在2°和30°之间的角度倾斜。
10.根据前述权利要求中任一项所述的再平衡单元，其中所述电极组件堆叠中的每个负电极由其上涂覆有催化剂的导电碳基底形成，其中所述催化剂包括：
11.根据前述权利要求中任一项所述的再平衡单元，其中与所述电极组件堆叠中的所述负电极共面接触的所述流场板被配置为叉指式流场配置、部分叉指式流场配置、蛇形流场配置或它们的组合。
12.根据前述权利要求中任一项所述的再平衡单元，其中所述电极组件堆叠中的每个负电极进一步与由芯吸导电碳毡形成的正电极共面接触。
13.一种氧化还原液流电池系统，其包括：
14.根据权利要求13所述的氧化还原液流电池系统，其中所述H2气体从所述正极电解质腔室的所述气体顶部空间流到所述第一再平衡单元中，并且所述正极电解质从所述正电极隔室流到所述第一再平衡单元中。
15.根据权利要求13和14中任一项所述的氧化还原液流电池系统，其中，对于所述第一再平衡单元的所述界面连接对中的每一者，所述正电极和所述负电极是彼此共面接触的并且是连续导电的。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的氧化还原液流电池系统，其中所述氧化还原液流电池系统是全铁混合式氧化还原液流电池系统，并且
17.根据权利要求13至16中任一项所述的氧化还原液流电池系统，其进一步包括用于所述负极电解质的电解质再平衡的第二再平衡单元，所述第二再平衡单元流体耦合到所述负电极隔室和所述负极电解质腔室的所述气体顶部空间,
18.一种用于氧化还原液流电池系统的方法，所述方法包括：
19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括在使所述H2气体与所述正离子反应之前，经由重力给料和毛细管作用引起所述电解质流动跨过所述电极组件堆叠的阴极。
20.根据权利要求18和19中任一项所述的方法，其中不引导流动通过所述电极组件堆叠的电流通过外部负载。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于氧化还原液流电池的再平衡单元，所述再平衡单元包括：
2.根据权利要求1所述的再平衡单元，其中所述电解质出口端口相对于重力方向定位得低于所述电解质入口端口。
3.根据前述权利要求中任一项所述的再平衡单元，其进一步包括泄压出口端口，用于从所述电解质中排出未反应的h2气体。
4.根据权利要求3所述的再平衡单元，其中所述未反应的h2气体仅在流动通过所述电极组件堆叠的所述负电极到所述电解质中并且通过所述泄压出口端口之后才从所述单元外壳排出。
5.根据前述权利要求中任一项所述的再平衡单元，其进一步包括氢气出口端口，未反应的h2气体通过所述氢气出口端口从所述单元外壳排出。
6.根据权利要求5所述的再平衡单元，其中所述氢气入口端口、所述氢气出口端口、所述电解质入口端口和所述电解质出口端口以横向配置定位在所述单元外壳上，所述横向配置包括：所述氢气出口端口和所述电解质入口端口定位在所述单元外壳的上半部的不同侧上，以及所述氢气入口端口和所述电解质出口端口定位在所述单元外壳的下半部的不同侧上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的再平衡单元，其中所述h2气体从所述氢气入口端口引导至分别由与所述电极组件堆叠的所述负电极共面接触的所述流场板形成的一个或多个氢气入口通路。
8.根据前述权利要求中任一项所述的再平衡单元，其中所述电极组件堆叠中的每个电极组件是内部短接的，并且没有电流被引导离开所述再平衡单元。
9.根据前述权利要求中任一项所述的再平衡单元，其中所述倾斜支撑件使所述单元外壳相对于所述倾斜支撑件搁置在其上的外表面以在2°和30°之间的角度倾斜。
10.根据前述权利要求中任一项所述的再平衡单元，其中所述电极组件堆叠中的每个负电极由其...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·基西克，宋漾，C·埃文斯，
申请(专利权)人：ESS技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。