一种液流蓄电池，包括第一液体渗流电极、与所述第一液体渗流电极互相间隔开的第二液体渗流电极、以及设置在所述第一液体渗流电极与所述第二液体渗流电极之间的离子交换膜。第一和第二流场邻近相应的所述第一液体渗流电极和所述第二液体渗流电极。每一个流场都包括具有被至少部分堵塞的出口的第一通道和具有被至少部分堵塞的入口的第二通道。所述第二通道与所述第一通道交叉。所述流场提供了用于相对较薄电极的具有中等压力下降及流经所述液体渗流电极的被迫对流的配置和操作方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有交叉状流场的液流蓄电池
技术介绍
本公开涉及用于选择性地储存和释放电能的液流蓄电池。液流蓄电池，也称为氧化还原液流蓄电池或氧化还原液流单格电池，设计成将电能转换为可以存储并且之后当需要时被释放的化学能。作为实例，液流蓄电池可以与可再生能量系统、例如风カ驱动系统一起使用，以存储超过消费者需求的能量并且以后当有更大需求时释放该能量。ー种基本液流蓄电池包括具有由离子交換膜间隔开的负电极和正电极的氧化还原液流单格电池。负电解液输送到负电极并且正电解液输送到正电极，以推进电化学可逆氧化还原反应。在充电时，供应的电能导致在一个电解液中的化学还原反应以及在另ー个电解液中的氧化反应。离子交換膜阻止电解液混合但是允许选择的离子穿过以完成氧化还原反应。在放电时，包含在电解液中的化学能量在逆反应中释放，并且可以从电极汲取电倉^:。
技术实现思路
一种示例性液流蓄电池包括第一液体渗流电极，与所述第一液体渗流电极互相间隔开的第二液体渗流电极，设置在所述第一液体渗流电极与所述第二液体渗流电极之间的离子交換膜。第一和第二流场邻近相应的所述第一液体渗流电极和所述第二液体渗流电扱。第一和第二流场中每ー个包括具有至少被部分堵塞的出口的第一通道和具有至少被部分堵塞的入口的第二通道。所述第二通道与所述第一通道相互交叉。一种用于与液流蓄电池一起使用的方法可以包括利用所述第一通道的至少被部分堵塞的出口限制液体电解液流经所述第一通道，以迫使所述液体电解液流过邻近的相应第一液体渗流电极或第二液体渗流电极从而进入到邻近的相应第一液体渗流电极或第二液体渗流电极从而进入邻近的第二通道内。附图说明从下面的详细描述，所公开实例的各种特征和优点对于本领域的技术人员来说将是清晰的。伴随详细描述的附图可以如下简要地描述。图I示出示例液流蓄电池。图2示出根据权利要求I所述的液流蓄电池的剖视图。图3示出具有带有相应的被部分堵塞的出口和入口的交叉的第一和第二通道的 流场的平面图。图4示出具有带有相应的被完全堵塞的出口和入口的交叉的第一和第二通道的另一个流场的平面图。图5示出具有相邻近的两个部分的另ー示例性流场，其中ー个部分带有具有相应的被部分堵塞的出口和入口的交叉的第一和第二通道，另ー个部分具有带有相应的被完全堵塞的出口和入口的第一和第二交叉通道。图6示出包括具有不堵塞通道的ー个部分以及具有相应的被部分堵塞的出口和入口的第一和第二交叉通道的另ー个部分的另ー个示例流场。图7示出包括具有交叉通道和相应的被完全堵塞的出口和入口的ー个部分以及具有不堵塞通道的另ー个部分的另ー个示例流场。图8示出具有交叉第一和第二通道以及被完全堵塞的液流腔的另ー个示例流场。图9示出具有第一和第二交叉通道和被部分堵塞的液流腔的另ー个示例流场。具体实施例方式图I示出了用于选择性存储和释放电能的示例液流蓄电池20的所选部分。作为示例，液流蓄电池20可以使用来将在可再生能量系统中产生的电能转换为可以存储直到之后需要电能时的化学能。液流蓄电池20然后可以将化学能转换为电能用于供应到例如电网。在该示例中，液流蓄电池20包括第一液体渗流电极22、与第一液体渗流电极间隔开的第二液体渗流电极24、以及设置在第一液体渗流电极22与第二液体渗流电极24之间的离子交換膜26。第一流场28设置在第一液体渗流电极22附近，并且第二流场30设置在第二液体渗流电极24附近。在一些示例中，流场/电极/膜/电极/流场“单格电池”的多重重复可以认为是单格电池单元并且可以以堆叠布置使用。液流蓄电池20还可以包括与第一流场28处于流体连通的正电解液存储箱32a，以及与第二流场30处于流体连通的负电解液存储箱32b。第一液体渗流电极22和第二液体渗流电极24可以是多孔碳构件。例如，多孔碳构件可以是具有催化活性表面的碳纤维结构。在一些情况下，催化活性表面可以被认为就是该纤维的碳表面，因为对单格电池的氧化还原反应没有大的能量势垒。在其他示例中，催化材料21，例如贵金属或合金，可以沉积到多孔碳构件上作为催化活性表面。在操作中，存储箱32a和32b输送电解液液体到相应的第一和第二流场28和30以将电能转换为化学能或者将电能转换成可以释放的电能。电能通过构成回路并且允许电化学氧化还原反应的完成的电路径转移进或出该单格电池，这是公知的并且因此这里为了简洁不再描述。參考图2,第一和第二流场28和30中姆个包括用于输送电解液液体到相应电极22和24的第一通道34和第二通道36。在这种情况下，第一和第二流场28和30中每个都是双极性板，其限定肋条38以便每个通道34和36包括流动通道40，流动通道40在底壁42、两个侧壁44、以及直接与相应电极22或24邻近的敞开顶部46之间延伸。图3示出根据图2所示部分的第一流场28的视图。可以理解第二流场30可以相同地构造。第二通道36与第一通道34交叉。在该示例中，流场28包括具有用于接收液体电解液的入口 50和用于排出液体电解液的出口 52的第一通道34。在这种情况下，第一通道34具有用于限制液体电解液在第一通道34内的流动的至少被部分堵塞的出口 52。同样地，第二通道36包括具有用于接收液体电解液的入口 54和用于排出液体电解液的出ロ 56，第二通道36的入口 54至少被部分堵塞以限制液体电解液流动到第二通道内。第一通道34的出口 52包括第一堵塞构件60，其部分堵塞出ロ 52以限制液体电解液的流出，如由流动箭头39a所示。同样地，第二通道36的入口 54包括第二堵塞构件62，其部分堵塞液体电解液流入到第二通道36内，如由流动箭头39b所示。也就是，第一和第ニ堵塞构件60和62延伸到流动通道40内以限制流经相应的第一和第二通道34和36的流动。在该示例中，第一和第二堵塞构件60和62部分地延伸横过第一和第二通道34和36的剖面宽度。因此，堵塞构件60和62的尺寸可以设计来取决于具体应用的需要提供更大或更小的液流限制。作为示例，堵塞构件60和62的尺寸可以由第一和第二通道34和36的被堵塞剖面面积的百分比来表示。例如，堵塞构件60和62可以堵塞少于100%并且多于0%的剖面面积。在一些示例中，堵塞构件60和62可以堵塞约70-90%的剖面面积。在操作中，液体电解液流进第一通道34的入口 50并且，以更小的程度，经过入口54流进第二通道36。第一通道34的第一堵塞构件60限制第一通道34的流出并且因此如大体上由流动箭头29 (也參见图2)表示迫使液体电解液在肋条38下面流动到相邻第二通道内。液体电解液因此流经液体渗流电极22或24。液体电解液然后流进第二通道36并且从出口 56流出。液体电解液在肋条38下面的流动因此提供比如果流动完全通过电极(B卩，无通道、流动通过式布置)更低的压カ下降，但是通过迫使在肋条38下面的流动仍然具有液体 电解液更多接触电极的优点。因此，因为电极22和24不必须容纳电解液的全部流动，所以电极22和24可以制作得相对较薄，可以为小于2毫米的厚度，或者甚至厚度为O. 25-0. 75毫米。液体电解液在肋条38下面的流动还提供相对于使用邻近电极的敞开流动通道(即，称为流经布置的具有敞开通道的双极性板)的单格电池改进的到电极22或24的液体电解液输送。示例机构从而能够实现相对较薄的电极22或本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：ML佩里，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：
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