[發明專利]電燃料儲能新方法及系統

有效

• 申請號: 201710150419.9
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN107039670B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 趙天壽
• 申請（專利權）人: 香港科技大學
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M8/06
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄭彤;萬志香

1.一種電燃料儲能方法，其特征在于，包括：

電燃料的充電過程：通過電燃料充電器將電能轉化為電燃料的化學能存儲；

以及，電燃料的放電過程：通過電燃料電池將所述化學能轉化為電能；

所述電燃料為可反復充放電，且充電與放電前后均能穩定存在的電活性物質，其中，所述電燃料充電器與所述電燃料電池彼此獨立運行；

所述電燃料包含有氧化還原對V²⁺/V³⁺，所述電燃料和空氣配對形成釩電燃料-空氣儲能系統；

所述電燃料充電器充電過程反應為：陰極側，V³⁺+e^-→V²⁺，陽極側，2H₂O-4e^-→4H⁺+O₂；

所述電燃料電池放電過程反應為：負極側，V²⁺-e^-→V³⁺；正極側，4H⁺+O₂+4e^-→2H₂O；

所述電燃料充電器的陰極為多孔石墨，所述電燃料電池的負極為100-400微米的碳布以及碳紙，且電極纖維的表面開有5納米二級孔，采用具有蛇形及叉指型流道的流場板作為集流體；

所述電燃料充電器的陽極為親水的多孔鈦電極載上具有OER活性的催化劑，所述電燃料電池的正極以疏水碳紙為氣體擴散層，在氣體擴散層與膜之間設計為載有催化劑的多孔層；

鉛催化劑僅用于還原反應電極中，發生氧化反應的電極則采用鉍作為催化劑。

2.根據權利要求1所述的電燃料儲能方法，其特征在于，所述電燃料充電器還包括充電器隔膜，所述陽極、所述陰極以及所述充電器隔膜與所述電燃料相匹配。

3.根據權利要求1所述的電燃料儲能方法，其特征在于，所述電燃料電池還包括電池隔膜，所述正極、所述負極以及所述電池隔膜與所述電燃料相匹配。

4.一種電燃料儲能系統，其特征在于，所述電燃料儲能系統為釩電燃料-空氣儲能系統，所述電燃料儲能系統包括能量來源、電燃料、電燃料充電器、電燃料電池以及電用戶；

所述能量來源用于提供所述電燃料充電器充電所需的電能；

所述電燃料用于能量轉換，作為能量載體，借由電化學反應將電能轉化為化學能存儲，以及將化學能轉化成電能釋放；

所述電燃料充電器用于對所述電燃料進行充電，實現將電能轉化成電燃料化學能的裝置；

所述電燃料電池用于實現所述電燃料的放電過程，實現將所述電燃料化學能轉化為電能的裝置；其中，所述電燃料充電器與所述電燃料電池彼此獨立運行；

電用戶用于接受所述電燃料電池提供的電能；

其中，所述電燃料包含有氧化還原對V²⁺/V³⁺，所述電燃料和空氣配對形成釩電燃料-空氣儲能系統；

所述電燃料充電器充電過程反應為：陰極側，V³⁺+e^-→V²⁺；陽極側，2H₂O-4e^-→4H⁺+O₂；

所述電燃料電池放電過程反應為：負極側，V²⁺-e^-→V³⁺；正極側，4H⁺+O₂+4e^-→2H₂O；

所述電燃料充電器的陰極為多孔石墨，所述電燃料電池的負極為100-400微米的碳布以及碳紙，且電極纖維的表面開有5納米二級孔，采用具有蛇形及叉指型流道的流場板作為集流體；

所述電燃料充電器的陽極為親水的多孔鈦電極載上具有OER活性的催化劑，所述電燃料電池的正極以疏水碳紙為氣體擴散層，在氣體擴散層與膜之間設計為載有催化劑的多孔層；

鉛催化劑僅用于還原反應電極中，發生氧化反應的電極則采用鉍作為催化劑。

5.根據權利要求4所述的電燃料儲能系統，其特征在于，所述能量來源選自太陽能或風能。

6.根據權利要求4-5任一項所述的電燃料儲能系統，其特征在于，所述電用戶為電網或離網用戶。