[发明专利]用于感测和减少液流电池系统内的氢析出的系统和方法

说明书

背景技术

1. 技术领域

本公开一般涉及液流电池，并且尤其涉及用于感测和减少液流电池系统内的氢析出的系统和方法。

2. 背景信息

典型的液流电池系统包括液流电池堆、阳极电解液储存器以及阴极电解液储存器。阳极电解液溶液在所述阳极电解液储存器和所述液流电池堆之间被循环。阴极电解液溶液在所述阴极电解液储存器和所述液流电池堆之间被循环。  

在操作期间，所述液流电池堆可以将电能转换成化学能，并且将所述化学能储存在所述阳极电解液溶液和所述阴极电解液溶液中。然而，在所述电能正被转换到化学能时也可能发生所述阳极电解液溶液内的氢析出。所述术语“氢析出”描述了在其中带正电荷的氢离子与带负电荷的电子相结合以形成氢气的二次反应。所述阳极电解液溶液内的氢的形成可能降低系统效率并且也可能引起所述阳极电解液溶液和所述阴极电解液溶液的电荷状态之间的不平衡。其也可能导致对所述溶液的成分的无法维持的改变，这可能需要这些溶液被补充。存在对用于感测并减少液流电池系统内的氢析出的系统和方法的需要。

附图说明

图1示出了液流电池系统；

图2示出了液流电池单元的横截面；

图3是用于以减少氢析出的方式来对液流电池系统充电的步骤的流程图图示；

图4是显示了所感测的电流对时间的第一曲线以及显示了第一溶液的电势对时间的第二曲线的图示；以及      

图5示出了可替代的实施例液流电池系统。

具体实施方式

图1示出了液流电池系统10。所述液流电池系统10包括第一储存器12、第二储存器14、第一溶液流路16、第二溶液流路18、液流电池堆20、电化学单元22、阀24、清洗气体储存器26、清洗气流调节器28、功率转换器30以及控制器32。

所述第一储存器12具有外储存器壁34并且包含内储存器腔36内的第一溶液（例如，钒阳极电解液），在其中所述第一溶液具有第一可逆还原-氧化（“redox”）耦合反应物（例如，V²⁺和/或V³⁺离子）。所述第二储存器14具有外储存器壁38并且包含内储存器腔40内的第二溶液（例如，钒阴极电解液），在其中所述第二溶液具有第二可逆氧化还原耦合反应物（例如，V⁴⁺和/或V⁵⁺离子）。

所述第一和第二溶液流路16和18各自分别包括源管道42、44，返回管道46、48以及溶液流调节器50、52。所述溶液流调节器50、52可以包括例如被内联连接在所述源管道42、44内的可变速泵。

所述液流电池堆20包括一个或多个液流电池单元54。

图2示出了在图1中所显示的液流电池单元54中的一个的横截面。每个液流电池单元54包括第一集流器56、第二集流器58、液体-多孔第一电极层60、液体-多孔第二电极层62、以及在所述第一和第二电极层60和62之间的分隔体64。所述第一电极层60可以是阳极，并且所述第二电极层62可以是阴极。所述分隔体64可以是离子交换膜（例如，由美国特拉华州威尔明顿市的杜邦制造的Nafion?聚合物膜）。所述电极层60和62被置于所述第一和第二集流器56和58之间。在PCT/US09/68681以及美国专利申请序列号13/084,156和13/023,101中公开了液流电池单元的另外的例子，其中的每个通过引用的方式被整体并入。

参考图1和图2，所述源管道42将所述第一储存器12流体地连接到所述液流电池堆20，以致每个液流电池单元54中的第一集流器56和/或第一电极层60接收所述第一溶液。所述返回管道46将所述液流电池堆20往返地连接到所述第一储存器12，以致所述第一储存器12从每个液流电池单元54中的第一集流器56和/或第一电极层60接收所述第一溶液。所述源管道44将所述第二储存器14流体地连接到所述液流电池堆20，以致每个液流电池单元54中的第二集流器58和/或第二电极层62接收所述第二溶液。所述返回管道48将所述液流电池堆20往返地连接到所述第二储存器14，以致所述第二储存器14从每个液流电池单元54中的第二集流器58和/或第二电极层62接收所述第二溶液。