[發(fā)明專利]氧化還原液流電池和用于運(yùn)行氧化還原液流電池的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880037768.2
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN110710042A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R.弗萊克;J.弗里德爾;B.施里克;H.沃爾夫施密特
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子股份公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18
• 代理公司: 11105 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 侯宇

本發(fā)明涉及一種可充電的氧化還原液流電池和用于運(yùn)行可充電的氧化還原液流電池的方法。首先，提供包括通過膜分離的第一和第二腔室的氧化還原液流電池，其中，第一腔室包括陰極，并且第二腔室包括陽極。將第一電解質(zhì)作為陰極電解質(zhì)引導(dǎo)到第一腔室中，并且將第二電解質(zhì)作為陽極電解質(zhì)引導(dǎo)到第二腔室中，其中，第一和/或第二電解質(zhì)包括還原氧化對，并且其中，通過向第一和/或第二電解質(zhì)中添加第一成分來改變還原氧化對的氧化數(shù)，和/或以電化學(xué)的方式來改變氧化數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化還原液流電池和用于運(yùn)行氧化還原液流電池的方法。

背景技術(shù)

對電力的需求在一天的時(shí)間當(dāng)中強(qiáng)烈地波動。在一天的過程中，發(fā)電量也隨著來自可再生能源的電力比例的增加而波動。為了能夠均衡在電力需求低的情況下在具有大量陽光和強(qiáng)風(fēng)的時(shí)間中電力的過量供應(yīng)，需要可調(diào)節(jié)的發(fā)電站或存儲裝置來存儲這些能量。

電池是以電化學(xué)為基礎(chǔ)的用于電能的存儲裝置，并且適用于存儲多余的能量。如果其是可充電的存儲裝置，則也將其稱為蓄電池(Akkumulator)。單個(gè)可充電的存儲元件也稱為次級元件。

在氧化還原液流電池的情況下，與一般的次級元件不同，電極活性材料是液態(tài)的。將這種液態(tài)的電解質(zhì)存儲在罐中，并且泵送至具有陰極的陰極室中和/或具有陽極的陽極室中。在電極處，電極活性材料被還原或氧化。因此，液態(tài)的電解質(zhì)適宜地包括還原氧化對，來作為電極活性材料。

電解質(zhì)尤其是包括過渡金屬的氧化物來作為還原氧化對。不利的是，在化學(xué)反應(yīng)開始時(shí)，還原氧化對可能以錯(cuò)誤的、即相反的還原或氧化狀態(tài)存在。此外，由于在氧化還原液流電池運(yùn)行期間，由于不期望的副反應(yīng)而導(dǎo)致氧化態(tài)的不期望的移位，在運(yùn)行期間，可用容量可能不利地降低。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，給出一種用于運(yùn)行氧化還原液流電池的方法和氧化還原液流電池，其使得能夠在氧化還原液流電池開始運(yùn)行時(shí)或運(yùn)行期間，調(diào)節(jié)還原氧化對的還原或氧化狀態(tài)。

上述技術(shù)問題利用根據(jù)權(quán)利要求1的方法和根據(jù)權(quán)利要求14的氧化還原液流電池來解決。

用于運(yùn)行可充電的氧化還原液流電池的方法包括多個(gè)步驟。提供包括第一和第二腔室的氧化還原液流電池，第一和第二腔室通過膜分離，其中，第一腔室包括陰極，并且第二腔室包括陽極。將第一電解質(zhì)作為陰極電解質(zhì)引導(dǎo)到第一腔室中，并且將第二電解質(zhì)作為陽極電解質(zhì)引導(dǎo)到第二腔室中，其中，第一和/或第二電解質(zhì)包括還原氧化對。通過向第一和/或第二電解質(zhì)添加第一成分，來改變還原氧化對的氧化數(shù)，和/或以電化學(xué)的方式來改變還原氧化對的氧化數(shù)。

用于執(zhí)行上面提到的方法的根據(jù)本發(fā)明的可充電的氧化還原液流電池包括通過膜分離的第一和第二腔室，其中，第一腔室包括陰極，并且第二腔室包括陽極，并且其中，第一腔室適用于容納作為陰極電解質(zhì)的電解質(zhì)，并且第二腔室適用于容納作為陽極電解質(zhì)的電解質(zhì)，其中，電解質(zhì)包括還原氧化對。氧化還原液流電池還包括用于泵送陰極電解質(zhì)穿過第一腔室的第一泵和用于泵送陽極電解質(zhì)穿過第二腔室的第二泵。此外，氧化還原液流電池包括輸送設(shè)備，其適用于向第一和/或第二腔室中輸送第一成分。特別有利地，該輸送布置在電解質(zhì)的入口處。

根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，使得能夠有利地在可充電的氧化還原液流電池的運(yùn)行開始時(shí)，或在可充電的氧化還原液流電池運(yùn)行期間，改變氧化數(shù)。尤其是，使得能夠在運(yùn)行之前激活、在運(yùn)行期間再激活或去激活電解質(zhì)中的還原氧化對。

尤其是可以針對多金屬氧酸鹽PV14O40進(jìn)行激活和再激活。可以借助聯(lián)氨(Hydrazin)作為還原劑，將這種多金屬氧酸鹽還原、因此激活，或者如果氧化還原液流電池已經(jīng)運(yùn)行，則將這種多金屬氧酸鹽再激活。也就是說，可以在氧化還原液流電池運(yùn)行之前或期間，進(jìn)行聯(lián)氨添加。