[发明专利]钒液流电池

说明书

对相关申请的引用

本发明要求于2011年10月14日提交的美国临时申请号61/547,643以及于2012年10月12日提交的美国非临时申请号13/651,230的优先权，它们的内容通过引用以其全部结合在此。

背景

1.发明领域

本文公开的实施方案一般地涉及基于钒的液流电池蓄电池。

2.相关技术描述

对于新颖的和创新性的电力存储系统存在着日益增加的需求。氧化还原液流电池蓄电池已经成为用于这种能量存储系统的有吸引力的手段。在某些应用中，氧化还原液流电池蓄电池可以包括一个或多个氧化还原液流电池。氧化还原液流电池的每一个可以包括安置在单独的半电池隔室中的正极和负极。所述两个半电池可以被多孔膜或离子选择膜隔开，在氧化还原反应期间，离子传输通过所述膜。当氧化还原反应发生时，使电解液(阳极液和阴极液)流动通过半电池，这通常用外部泵送系统进行。以这种方式，氧化还原液流电池蓄电池中的膜在水性电解液环境中运行。

为了提供能量的持续供应，重要的是，氧化还原液流电池蓄电池系统的多个组件适当地运行。例如，氧化还原液流电池蓄电池性能可以基于如充电状态、温度、电解液水平、电解液的浓度等参数和故障情况如泄漏、泵的问题以及对于向电子设备供电的电力供应故障改变。

基于钒的液流电池系统已经提出了一段时间。然而，在开发将是在经济上可行的基于钒的系统中，已经存在许多挑战。这些挑战包括，例如，钒电解液的高成本、合适的膜的高成本、稀电解液的低能量密度、热管理、钒中的杂质水平、不一致的性能、堆叠体泄漏、膜性能如积垢、电极性能如分层和氧化、再平衡电池工艺以及系统监控和操作。

一个小组已经研究了H₂SO₄中的钒/钒电解液。在该工作中，V₂O₅+V₂O₃+H₂SO₄生成VOSO₄。V₂O₅+H₂SO₄的电化学还原也可以生成VOSO₄。然而，已证实该电解液的制备是困难的并且不实用的。另一个小组已经通过将VOSO₄溶解在HCl中尝试了H2SO4和HCl的混合物。然而，再一次地，已证实该电解液是昂贵的并且对制备不含硫酸盐的制剂是不实用的。

因此，存在对于更好的氧化还原液流电池蓄电池系统的需要。

概述

本发明的实施方案提供了一种基于钒的液流电池系统。根据本发明的用于提供电解液的方法包括：将V5+的酸性溶液/悬浮液化学还原以形成被还原的溶液，并且将所述被还原的溶液电化学还原以形成电解液。

根据本发明的一些实施方案的液流电池蓄电池系统包括：正钒电解液；负钒电解液；和具有多个电池的堆叠体，每个电池形成在两个电极之间，并且具有通过多孔膜分隔的接收正钒电解液的正电池和接收负钒电解液的负电池。

下面参照以下附图进一步描述本发明的这些和其他实施方案。

附图简述

图1示出了一个系统中的根据本发明的一些实施方案的一种基于钒的氧化还原液流电池。

图2图示了提供钒电解液的方法。

图3A图示了根据本发明的一些实施方案的平衡的电解液的制备。

图3B图示了根据本发明的一些实施方案的电解液的制备。

在附图中，在可能的情况下，具有相同功能的要素具有相同的标记。

详述

将理解的是，本发明不限于特定的装置或方法，其当然可以改变。还将理解的是，本文中使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并且不意在进行限制。

图1图示了根据本发明的一些实施方案的基于钒的液流系统100。如图1中所示，系统100连接在电源102与负载104之间。电源102可以表示任何电源，包括AC电网、可再生动力发电机(太阳能、风力、水力等)、燃料发电机或任何其他电源。负载104可以表示任何电力使用者，例如电网、建筑或任何其他负载装置。