[发明专利]特征为大的负极半电池电势的电化学储能系统和方法

权利要求书

1.一种液流电池，其包含：

第一半电池，其包含：

含有第一氧化还原活性物质的第一含水电解质；和

与所述第一含水电解质接触的第一碳电极；

第二半电池，其包含：

含有第二氧化还原活性物质的第二含水电解质；和

与所述第二含水电解质接触的第二碳电极；和

布置在所述第一半电池和所述第二半电池之间的隔离物；

所述第一半电池具有等于-0.3V或比-0.3V更负的半电池电势，相对于可逆氢电极；和

所述第一含水电解质具有8-13的pH；和

其中所述液流电池能够在至少25mA/cm²的电流密度下操作。

2.权利要求1的液流电池，其中在所述液流电池操作期间，所述氧化还原活性物质不覆盖在所述碳电极上。

3.权利要求1的液流电池，其中所述氧化还原活性物质的至少之一为无金属的有机化合物。

4.权利要求1的液流电池，其中所述第一氧化还原活性物质和所述第二氧化还原活性物质的至少之一为金属配体配位化合物。

5.权利要求1的液流电池，其中所述隔离物包含离聚物。

6.权利要求1的液流电池，其具有至少30瓦时/升(Wh/L)的能量密度。

7.权利要求1的液流电池，其中所述第一半电池电势等于-0.40V或比-0.40V更负。

8.权利要求1的液流电池，其中所述第二半电池具有至少+1.10V vs.可逆氢电极的电势。

9.权利要求1的液流电池，其中所述第一半电池和所述第二半电池的至少之一显示可逆的电化学动力学。

10.权利要求1的液流电池，其中所述第一含水电解质具有10-12的pH。

11.一种液流电池，其包含：

第一半电池，其包含

含有第一氧化还原活性物质的第一含水电解质；和

与所述第一含水电解质接触的第一碳电极，其中在操作期间，所述第一氧化还原活性物质不覆盖在碳电极上；

第二半电池，其包含：

含有第二氧化还原活性物质的第二含水电解质；和

与所述第二含水电解质接触的第二碳电极；和

布置在所述第一半电池和所述第二半电池之间的隔离物；

其中所述第一半电池具有等于-0.3V或比-0.3V更负的半电池电势，相对于可逆氢电极；和

所述液流电池以至少40mA/cm²的电流密度操作时使得充电或放电期间小于1％的通过电流导致氢的释放。

12.权利要求11的液流电池，其中所述液流电池能够在至少50mA/cm²的电流密度下操作。

13.权利要求11的液流电池，其中使得所述液流电池适于所述碳电极在所述液流电池操作期间保持无金属。

14.权利要求11的液流电池，其中所述第一含水电解质具有8-13的pH。

15.权利要求11的液流电池，其中所述液流电池操作时使得充电或放电期间小于1％的通过电流导致氢的释放。

16.权利要求11的液流电池，其中所述隔离物包含离聚物。

17.权利要求11的液流电池，其中使得所述液流电池适于所述活性物质在所述液流电池操作期间不覆盖在所述碳电极上。

18.权利要求11的液流电池，其中所述氧化还原活性物质的至少之一为无金属的有机化合物。

19.权利要求11的液流电池，其中所述第一氧化还原活性物质和所述第二氧化还原活性物质的至少之一为金属配体配位化合物。

20.权利要求11的液流电池，其中所述第一半电池和所述第二半电池的至少之一显示可逆的电化学动力学。

21.权利要求11的液流电池，其中所述第一含水电解质具有10-12的pH。

22.权利要求1或11的液流电池，其还包含与第二半电池流体连通的第二电解质罐和与第一半电池流体连通的第一电解质罐。