[發明專利]用于感測和減少液流電池系統內的氫析出的系統和方法

有效

• 申請號: 201280030477.3
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN103733409B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: R.扎富;A.潘迪;M.L.佩里
• 申請（專利權）人: 聯合工藝公司
• 主分類號: H01M8/04858
• 分類號: H01M8/04858;H01M8/18;H01M8/04537;H01M8/04664
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 方世棟,湯春龍

背景技術

1.?技術領域

本公開一般涉及液流電池，并且尤其涉及用于感測和減少液流電池系統內的氫析出的系統和方法。

2.?背景信息

典型的液流電池系統包括液流電池堆、陽極電解液儲存器以及陰極電解液儲存器。陽極電解液溶液在所述陽極電解液儲存器和所述液流電池堆之間被循環。陰極電解液溶液在所述陰極電解液儲存器和所述液流電池堆之間被循環。??

在操作期間，所述液流電池堆可以將電能轉換成化學能，并且將所述化學能儲存在所述陽極電解液溶液和所述陰極電解液溶液中。然而，在所述電能正被轉換到化學能時也可能發生所述陽極電解液溶液內的氫析出。所述術語“氫析出”描述了在其中帶正電荷的氫離子與帶負電荷的電子相結合以形成氫氣的二次反應。所述陽極電解液溶液內的氫的形成可能降低系統效率并且也可能引起所述陽極電解液溶液和所述陰極電解液溶液的電荷狀態之間的不平衡。其也可能導致對所述溶液的成分的無法維持的改變，這可能需要這些溶液被補充。存在對用于感測并減少液流電池系統內的氫析出的系統和方法的需要。

附圖說明

圖1示出了液流電池系統；

圖2示出了液流電池單元的橫截面；

圖3是用于以減少氫析出的方式來對液流電池系統充電的步驟的流程圖圖示；

圖4是顯示了所感測的電流對時間的第一曲線以及顯示了第一溶液的電勢對時間的第二曲線的圖示；以及??????

圖5示出了可替代的實施例液流電池系統。

具體實施方式

圖1示出了液流電池系統10。所述液流電池系統10包括第一儲存器12、第二儲存器14、第一溶液流路16、第二溶液流路18、液流電池堆20、電化學單元22、閥24、清洗氣體儲存器26、清洗氣流調節器28、功率轉換器30以及控制器32。

所述第一儲存器12具有外儲存器壁34并且包含內儲存器腔36內的第一溶液（例如，釩陽極電解液），在其中所述第一溶液具有第一可逆還原-氧化（“redox”）耦合反應物（例如，V²⁺和/或V³⁺離子）。所述第二儲存器14具有外儲存器壁38并且包含內儲存器腔40內的第二溶液（例如，釩陰極電解液），在其中所述第二溶液具有第二可逆氧化還原耦合反應物（例如，V⁴⁺和/或V⁵⁺離子）。

所述第一和第二溶液流路16和18各自分別包括源管道42、44，返回管道46、48以及溶液流調節器50、52。所述溶液流調節器50、52可以包括例如被內聯連接在所述源管道42、44內的可變速泵。

所述液流電池堆20包括一個或多個液流電池單元54。

圖2示出了在圖1中所顯示的液流電池單元54中的一個的橫截面。每個液流電池單元54包括第一集流器56、第二集流器58、液體-多孔第一電極層60、液體-多孔第二電極層62、以及在所述第一和第二電極層60和62之間的分隔體64。所述第一電極層60可以是陽極，并且所述第二電極層62可以是陰極。所述分隔體64可以是離子交換膜（例如，由美國特拉華州威爾明頓市的杜邦制造的Nafion?聚合物膜）。所述電極層60和62被置于所述第一和第二集流器56和58之間。在PCT/US09/68681以及美國專利申請序列號13/084,156和13/023,101中公開了液流電池單元的另外的例子，其中的每個通過引用的方式被整體并入。

參考圖1和圖2，所述源管道42將所述第一儲存器12流體地連接到所述液流電池堆20，以致每個液流電池單元54中的第一集流器56和/或第一電極層60接收所述第一溶液。所述返回管道46將所述液流電池堆20往返地連接到所述第一儲存器12，以致所述第一儲存器12從每個液流電池單元54中的第一集流器56和/或第一電極層60接收所述第一溶液。所述源管道44將所述第二儲存器14流體地連接到所述液流電池堆20，以致每個液流電池單元54中的第二集流器58和/或第二電極層62接收所述第二溶液。所述返回管道48將所述液流電池堆20往返地連接到所述第二儲存器14，以致所述第二儲存器14從每個液流電池單元54中的第二集流器58和/或第二電極層62接收所述第二溶液。