[發明專利]包括具有襯底合金的陽電極的氧化還原液流電池系統

有效

• 申請號: 201480009791.2
• 申請日: 2014-02-20
• 公開（公告）號: CN105580181B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: R·桑切茲-卡雷拉;B·科金斯基;P·阿爾博塔斯
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M8/20;H01M4/92
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張凌苗;胡莉莉

一種氫/溴還原?氧化液流電池系統包括：溴電極、氫電極、隔膜、第一催化劑以及第二催化劑。隔膜位于溴電極和氫電極之間。第一催化劑與溴電極相關聯。第二催化劑與氫電極相關聯并且至少部分由襯底合金形成，襯底合金配置成(i)促進H₂的簡便離解，以及(ii)防止溴化物吸收到氫電極上。

本申請要求2013年2月21日提交的美國臨時申請第61/767,587號的優先權的權益，在此通過引用在其整體上并入該臨時申請的公開內容。

技術領域

本公開一般性地涉及電池系統，并且更具體地涉及H₂/Br₂還原-氧化(“氧化還原”)液流電池系統的陽電極，其至少部分地由Cu/Pt(111)和/或Au/Pt(111)的襯底合金形成。

背景技術

氧化還原液流電池(“RFB”)系統是一種形式的可再充電電池/燃料電池單元，其中包含一種或多種溶解的電活性物質的電解質流過將化學能轉化為電力的電化學電池單元。該電解質存儲在外部，通常在罐中，并循環通過電池系統的電池單元(或多個電池單元)。液流電池的控制需要流速以及電池單元的充電狀態(“SOC”)的知識。這兩個因素一起確定了電極處反應物的濃度和可利用性，以及可從電池單元汲取以用于預先確定的操作限制內的最佳效率的電流。SOC還用于確定電池能夠存儲或輸送多少能量。所標識的SOC還可以確定電池在放電過程期間的任意給定時間能夠產生的功率。

一種具體類型的氧化還原液流電池系統被稱為H₂/Br₂電池系統。這種類型的電池系統在安全和經濟條件下提供高質量的電力。H₂/Br₂電池系統的其他特性包括電極反應的高內在可逆性、高功率容量和延長的循環壽命。作為上述益處和特性的結果，H₂/Br₂電池系統顯示了作為用于電網規模能量存儲的可行電池系統的潛力。

對H₂/Br₂電池系統的一個關注點是，電池系統中存在的鹵化物物質可能“沾污”(多個)電極(典型地是陽電極)的電催化表面，從而有損電池單元壽命。盡管收集到了其他類型電池系統中各種催化表面上的鹵化物的沾污影響的證據，但是還沒有對于確定H₂/Br₂電池系統中鹵化物沾污影響的系統研究。這很可能是由于對于鉑類金屬上溴物質吸收的測量的復雜性而導致不可獲得沾污影響的證據。因此，H₂/Br₂電池系統中電催化表面沾污的關注點是應該解決的潛在限制。

考慮到現有技術中的前述限制，存在對于較不易受到陽電極沾污的影響的改進的H₂/Br₂電池系統的需要。

發明內容

根據本公開的一個實施例，一種氫/溴還原-氧化液流電池系統包括：溴電極、氫電極、隔膜、第一催化劑以及第二催化劑。隔膜位于溴電極和氫電極之間。第一催化劑與溴電極相關聯。第二催化劑與氫電極相關聯并且至少部分由襯底合金形成，襯底合金配置成(i)促進H₂的簡便離解，以及(ii)防止溴化物吸收到氫電極上。

根據本公開的另一個實施例，一種還原-氧化液流電池系統包括：陰電極、陽電極、陽離子交換隔膜、第一催化劑以及第二催化劑。陽離子交換隔膜位于陰電極和陽電極之間。第一催化劑與陰電極相關聯。第二催化劑與陽電極相關聯并且至少部分由包括溶質金屬和宿主金屬的襯底合金形成。溶質金屬是銅和金之一，以及宿主金屬是Pt(111)。

附圖說明

通過參照下面的詳細描述以及附圖，上述特征和優點以及其他的特征和優點對于本領域普通技術人員應當變得更容易清楚，在附圖中：

圖1是示出如本文描述的H₂/Br₂電池系統的橫截面視圖；