[发明专利]用于多相电解质流控制的存储槽

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2013年3月8日申请的美国临时申请案序号61/774,879的权益，其是以其全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及电化学系统和使用所述电化学系统的方法。

背景技术

可再生能源的开发已振兴对用于离峰值能量存储的大型电池的需求。对这类应用的要求与其它类型可再充电电池(如铅酸电池)的那些要求不同。一般要求电力网中用于离峰值能量存储的电池具有低资本成本、长循环寿命、高效及低维修保养的特征。

适于这类能量存储的一种电化学能量系统为所谓的“液流电池”，其使用在所述电化学系统的标准操作期间在放电模式中在标准正电极处进行还原的卤素组分和适于在标准负电极处被氧化的可氧化金属。水性金属卤化物电解质用于补充卤素组分的供给，因为卤素组分在正电极处被还原。电解质在电极区域与存储槽区域之间循环。这类系统的一个实例是使用锌作为金属和使用氯作为卤素。

这类电化学能量系统述于例如美国专利案号3,713,888、3,993,502、4,001,036、4,072,540、4,146,680及4,414,292中，其揭示内容是以其全文引用的方式并入本文中。

发明内容

一个实施例涉及一种液流电池存储槽，其包括存储槽外壳、经配置以在存储槽下部的停滞区或向所述停滞区提供包含液体金属卤化物电解质溶液和络合卤素相的电解质混合物的电解质入口及经配置以使所述液体金属卤化物溶液从所述存储槽流出的电解质出口。所述电解质出口是经定位使得使用中所述液体金属卤化物溶液逆着重力向上流动以到达所述电解质出口而所述络合卤素相沉降在所述停滞区中。

另一个实施例涉及一种操作液流电池的方法，所述方法包括在存储槽下部的停滞区或向所述停滞区提供来自液流电池堆叠的包含液体金属卤化物电解质溶液和络合卤素相的电解质混合物，及将所述液体金属卤化物溶液从所述存储槽提供到所述液流电池堆叠使得所述液体金属卤化物溶液在所述存储槽中逆着重力向上流动而所述络合卤素相沉降在所述停滞区中。

另一个实施例涉及一种液流电池系统，其包括液流电池单元的堆叠、络合卤素相存储槽、液体金属卤化物电解质溶液存储槽和位于所述电化学电池堆叠与所述存储槽之间的流动路径中的包括一个或多个聚结过滤器和一个或多个沉降器的腔室。离开所述腔室的液体金属卤化物电解质溶液被引导到所述液体金属卤化物电解质溶液存储槽而离开所述腔室的络合卤素相被引导到所述络合卤素相存储槽。

另一个实施例涉及一种液流电池系统，其包括液流电池单元的堆叠、在所述堆叠中的包括贫络合卤素相电解质出口的第一堆叠出口及在所述堆叠中的包括富络合卤素相电解质出口的第二堆叠出口。所述系统还包括存储槽，其包括存储槽外壳、位于所述存储槽的下部的第一电解质入口及位于所述存储槽的下部的第二电解质入口、流体连接到所述第一电解质入口的第一扩散器和流体连接到所述第二电解质入口的第二扩散器。第一出口管道将第一堆叠出口与所述存储槽的第一电解质入口流体连接，及第二出口管道将第二堆叠出口与所述存储槽的第二电解质入口流体连接。

附图说明

图1A、1B、1D、2到4、6到9、12到16、17A、17C、18、19A、20、21、22和23显示本发明各种实施例的装置的横截面侧视图。

图1C为根据本发明一个实施例的装置的平面图。

图5为聚结过滤器的一部分的示意性说明。

图10和11为沉降器的示意性说明。

图17B为根据本发明一个实施例的装置的平面图。

图17D为根据本发明一个实施例的装置的三维透视图。

图19B为根据本发明一个实施例的装置的平面图。

具体实施方式

本发明的实施例涉及金属-卤素液流电池系统和使用这些系统的方法。所述方法的实施例包括通过在存储槽外壳底部的停滞区或向所述停滞区提供来自液流电池堆叠的具有液体金属卤化物电解质溶液和络合卤素相的电解质混合物和将所述液体金属卤化物溶液从所述存储槽外壳提供到所述液流电池堆叠使得所述液体金属卤化物溶液在所述存储槽外壳中逆着重力向上流动而所述络合卤素相沉降在所述停滞区中来操作液流电池。更详细地述于下文中的系统的实施例包括一个或多个经配置以实施所述方法的存储槽。