[發明專利]用于流動電解液電池的重組器

有效

• 申請號: 201080047417.3
• 申請日: 2010-10-22
• 公開（公告）號: CN102640346A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: A.R.溫特
• 申請（專利權）人: 紅流私人有限公司
• 主分類號: H01M10/36
• 分類號: H01M10/36;H01M10/52
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 曲瑩

技術領域

本發明涉及流動電解液電池(battery)。具體地然而并不排它地，該發明涉及一種用于流動電解液電池的重組器。

背景技術

用于獨立電源供給系統的電池為常見的鉛酸電池。然而鉛酸電池在性能和環境安全方面具有局限。例如，一般的鉛酸電池在較熱的氣候條件下經常具有較短的壽命，特別當它們時不時地完全地放電時。由于鉛是鉛酸電池的主要組分并且在制造和處理過程中給環境帶來了挑戰，因此鉛酸電池對環境也是有害的。

諸如鋅溴電池、鋅氯電池和釩流動電池的流動電解液電池提供了克服鉛酸電池的上述局限的可能性。具體地，流動電解液電池的運行壽命不受深放電應用的影響，并且流動電解液電池的能量-重量比要比鉛酸電池高六倍。

與鉛酸電池類似，流動電解液電池包括產生的總電壓高于單個電池單元(cell)的電壓的一堆電池單元。不過與鉛酸電池不同的是，流動電解液電池中的電池單元通過電解液循環路徑液壓連接。

參照圖1，流向圖示出了如根據現有技術已知的堿式流動鋅溴電解液電池100。鋅溴電池100包括負電解液循環路徑105和獨立的正電解液循環路徑110。負電解液循環路徑105包含有為活性化學物質的鋅離子，并且正電解液循環路徑110包含有為活性化學物質的溴離子。鋅溴電池100還包括負電解液泵115、正電解液泵120、負的鋅電解液(陽極電解液)箱125和正的溴電解液(陰極電極液)箱130。復合劑通常添加至溴電解液以形成多溴復合物從而減小了溴元素的反應性和蒸汽壓力。

為了獲得高的電壓，鋅溴電池100還包括以雙極布置連接的一堆電池單元(cell)。例如，電池單元135包括半電池單元140、145，該半電池單元140、145包括雙極電極板155和微孔隔離板165。因而，鋅溴電池100具有位于集電極板160處的正極端和位于另一個集電極板150處的負極端。

充電過程中在諸如半電池單元145的正的半電池單元中的化學反應能夠根據以下的方程式描述：

2Br^-→Br₂+2e^-????????????????????????????????????????方程式1

溴因此形成在與正的電解液循環路徑110液壓連通的半電池單元中，并然后儲存在正的溴電解液箱130中。充電過程中在諸如半電池單元140的負的半電池單元中的化學反應能夠根據以下的方程式描述：

Zn²⁺+2e^-→Zn????????????????????????????????????????方程式2

金屬的鋅層170因此形成在與負的電解液循環路徑105接觸的集電極板150上。放電過程中半電池單元140、145中的化學反應與方程式1和方程式2相反。

由于水的電解，利用含水的電解液溶液的所有電池將產生一些氫氣和氫氧離子。如果允許氫從系統逸出，那么電解液的pH值最終將升至能夠析出固體沉積物的點從而導致電池性能劣化。

為了削弱該影響，可以使用重組器裝置將氣態的氫分子如氫離子一樣返回至電解液循環流從而防止PH值顯著升高。重組器利用諸如鉑的稀有金屬催化劑加速氫和溴氣反應以形成氫溴酸，由此使系統重新酸化。重組器將與氣體處理單元流體連通，其中該氣體處理單元接收電極堆中產生的氣體并監測和控制氣體壓力。

當利用重組器時，必須十分小心以確保其中包含的稀有金屬催化劑不能進入電解液流，其將導致催化劑在鋅電極上鍍出并因此減弱電池的性能并導致氫離子的損失。此外，運行過程中催化劑通常保持在升高的溫度以確保它處于干燥狀態從而獲得最佳的持續性能。如果催化劑隨后允許在反應物存在的情況下被冷卻，例如，當電池沒有使用時，將繼續產生氫溴酸，不過速率較低。最終催化劑將變得被能夠損害催化劑的該酸性液體浸蝕，導致性能損失和催化劑材料進入電解液流。

現有技術的重組器的另一個問題是氫離子返回系統中的速率和效率通常受限于用于反應的溴的可獲得性。如上所述，系統中的溴一般與合適的復合劑復合以降低其蒸汽壓力，由此導致系統中的溴分壓較小。然而，這導致用于獲得重組器內的可接受的反應速率的溴的量不足。

發明內容

因此該發明的目的在于克服或者減輕現有技術的上述缺陷中的至少一個或者至少提供一種有用的或商業上有價值的替代。

本發明的不是唯一且實際上也不是最寬泛形式的一個形式在于一種用于流動電解液電池的重組器，包括：

限定了用于接收鹵素源和氫源的反應室的殼體；和