[發(fā)明專利]釩液流電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380024443.8
• 申請(qǐng)日: 2013-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN104508880B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴因德·J·布爾斯馬;德雷克·夸克;蘇列斯·庫馬·素拉蓬蘭·奈爾;戈帕拉克里思南·R·帕拉庫拉姆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伊莫基動(dòng)力系統(tǒng)公司
• 主分類號(hào): H01M8/0273
• 分類號(hào): H01M8/0273;H01M8/04007;H01M8/20;H01M8/18;H01M8/04223
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 牛海軍

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求2012年5月10日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/645,495的優(yōu)先權(quán)，并且要求2013年3月15日提交的美國非臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?3/842,446的優(yōu)先權(quán)，它們的全部內(nèi)容通過引用作為整體結(jié)合在此。

背景

1.技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及液流電池系統(tǒng)并且，特別是，涉及使用基于釩的化學(xué)的液流電池系統(tǒng)。

2.相關(guān)技術(shù)公開

對(duì)于新的和創(chuàng)造性的電能儲(chǔ)存系統(tǒng)存在增加的需求。氧化還原液流電池的電池組對(duì)于這種能量儲(chǔ)存成為有吸引力的方式。在特定的應(yīng)用中，氧化還原液流電池的電池組可以包括一個(gè)或多個(gè)氧化還原液流電池。氧化還原液流電池的每一個(gè)可以包括放置在分開的半電池隔間中的正和負(fù)電極。兩個(gè)半電池可以由多孔或離子選擇性膜分隔，在氧化還原反應(yīng)過程中離子從其傳遞穿過。當(dāng)氧化還原反應(yīng)發(fā)生時(shí)，電解液(陽極電解液和陰極電解液)通常借助于外部泵送系統(tǒng)流動(dòng)穿過半電池。以這種方式，氧化還原液流電池電池組中的膜在水性電解液環(huán)境中運(yùn)行。

為了提供能量的持續(xù)供給，重要的是氧化還原液流電池電池組系統(tǒng)的多個(gè)組件適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮功能。氧化還原液流電池電池組性能，例如，可以基于參數(shù)如充電狀態(tài)、溫度、電解液液面、電解液的濃度和故障情況如泄漏、泵問題和用于給電子器件供電的電源故障改變。

已經(jīng)提出了基于釩的液流電池系統(tǒng)一段時(shí)間。然而，在開發(fā)經(jīng)濟(jì)可行的基于釩的系統(tǒng)上存在很多挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括，例如，釩電解液的高成本、適當(dāng)?shù)哪さ母叱杀尽⑾‰娊庖旱牡湍芰棵芏取峁芾怼⑩C中的雜質(zhì)水平、不一致的性能、層疊體泄漏、膜性能如垢化、電極性能如剝離和氧化、再平衡電池技術(shù)，以及系統(tǒng)監(jiān)控和操作。

因此，對(duì)于更好的氧化還原液流電池電池組系統(tǒng)存在需要。

概述

根據(jù)一些實(shí)施方案，液流系統(tǒng)包括液流層疊體，冷卻熱交換器，以及執(zhí)行狀態(tài)機(jī)的控制器。根據(jù)一些實(shí)施方案的具有端板結(jié)構(gòu)的液流電池系統(tǒng)用層疊體包括導(dǎo)電板；絕緣端板，所述絕緣端板具有用于接收插頭的袋口；具有電極的框架；氈；和在氈上形成的襯墊，其中在流動(dòng)跨越氈的流體中形成隧道。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的電解液熱交換器包括液流域介質(zhì)；和分離液流域介質(zhì)的傳熱片，其中電解液和熱交換流體可以流動(dòng)穿過電解液熱交換器。根據(jù)本發(fā)明的控制器可以包括初始化狀態(tài)；充電狀態(tài)；放電狀態(tài)；浮動(dòng)狀態(tài)；休眠狀態(tài)；和關(guān)閉狀態(tài)，其中在各狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

下面將參考附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述這些和其他實(shí)施方案。

附圖簡述

圖1A示例根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的液流電池系統(tǒng)。

圖1B示例如圖1A中所示的用于液流電池系統(tǒng)的化學(xué)原理。

圖2示例根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的層疊體的實(shí)例。

圖3示例圖2中所示的層疊體中的襯墊的一部分的放大圖。

圖4示例根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的端板的實(shí)施方案。

圖5示例根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的端板的截面。

圖6還示例了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的端板。

圖7A和7B進(jìn)一步示例根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的端板。

圖8A和8B進(jìn)一步示例根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的端板。

圖9A和9B示例了如圖1A中所示的電解液熱交換器的一些實(shí)施方案。

圖10示例可以用于控制圖1A中所示的液流電池系統(tǒng)的狀態(tài)機(jī)。

通過閱讀以下詳述可以更好地理解附圖。附圖不是按比例繪制的。

詳述

公開了采用基于釩的化學(xué)的釩液流電池系統(tǒng)。一個(gè)組研究了H₂SO₄中的釩/釩電解液。在該努力中，V₂O₅+V₂O₃+H₂SO₄產(chǎn)生VOSO₄。V₂O₅+H₂SO₄的電化學(xué)還原還可以產(chǎn)生VOSO₄。然而，電解液的制備被證明是困難的并且不實(shí)際的。另一個(gè)組嘗試了通過將VOSO₄溶解在HCl中的H2SO4和HCl的混合物。然而，再一次，電解液被證明是昂貴的并且制備無硫酸鹽制劑是不實(shí)際的。