[发明专利]不含金属的用于网格规模储能的有机氧化还原液流电池

权利要求书

1.一种液流电池，包括：

正电极；

包括水和第一氧化还原对的正电极电解质，所述正电极电解质在正电极上流动并接触正电极，所述第一氧化还原对包括第一有机化合物和所述第一有机化合物的还原产物，所述第一有机化合物包括与由式2所示的第二部分共轭的由式1所示的第一部分，所述第一有机化合物在放电过程中被还原：

其中：

Y₁和Y₂各自独立地为O或NR；和

R为H或碳原子；

负电极；

包括水和第二氧化还原对的负电极电解质，所述负电极电解质在负电极上流动并接触负电极，所述第二氧化还原对包括由式(7)表示的第二有机化合物和所述第二有机化合物的还原产物，所述第二有机化合物的还原产物在放电过程中被氧化成第二有机化合物：

其中：

R₈-R₁₅各自独立地选自H、-SO₃H和给电子基团，条件是R₈-R₁₅中的至少一个是-NH₂、-NHR₂、-N(R₂)₂、-O^-M⁺、-NHCOR₂或-OR₂，其中R₂为C_1-10烷基且M⁺为带正电荷的抗衡离子；以及

置于所述正电极与所述负电极之间的聚合物电解质膜。

2.根据权利要求1所述的液流电池，还包括：

与所述正电极流体连通的正电极储蓄器，所述正电极电解质储存在正电极储蓄器中以使液流电池充电和放电；以及

与所述负电极流体连通的负电极储蓄器，所述负电极电解质储存在负电极储蓄器中以使液流电池充电和放电。

3.根据权利要求1所述的液流电池，其中：

所述第一有机化合物是第一醌，所述第一有机化合物的还原产物是第一氢醌。

4.根据权利要求3所述的液流电池，其中，所述第一醌的标准电极电位比所述第二有机化合物的标准电极电位高至少0.3伏。

5.根据权利要求3所述的液流电池，其中，相对于标准氢电极，所述第一醌的标准电极电位大于0.6伏；相对于标准氢电极，所述第二有机化合物的标准电极电位小于0.3伏。

6.根据权利要求3所述的液流电池，其中，所述第一醌由式5或6或其盐来表示：

其中R₄、R₅、R₆、R₇各自独立地选自氢和吸电子基团。

7.根据权利要求6所述的液流电池，其中，R₄、R₅、R₆、R₇各自独立地为-NO₂、-N(R₂)₃⁺X^-、-CF₃、-CCl₃、-CN、-SO₃H、-PO₃H₂、-COOH、-OH、-O^-M⁺、-SO₃^-M⁺、-PO₃^2-M⁺₂、-COO^-M⁺、-COOR₂、F、Cl、Br、-CHO、-COR₂，其中R₂为H或C_1-10烷基，M⁺为带正电荷的抗衡离子，以及X^-为带负电荷的抗衡离子。