[发明专利]用于操作氧化还原液流电池组的方法

说明书

本发明涉及用于操作氧化还原液流电池组的方法，所述方法包括以下步骤：使氧化还原液流电池组在阳极电解质与阴极电解质之间的体积差在阳极电解质与阴极电解质的总体积的20％内的时间点时、通过低于1.3伏特/电池的开路电压放电；和移动电解质，使得在放电的氧化还原液流电池组中的阳极电解质与阴极电解质之间的体积差是2％或更少。

技术领域

本发明涉及用于操作氧化还原液流电池组的方法。更特别地，本发明涉及用于操作氧化还原液流电池组的方法，该方法可在氧化还原液流电池组的效率和容量由于各种原因(包括在水分子与电解质之间的跨接、自放电和其他副反应)降低时提供该氧化还原液流电池组的性能的有效且快速的恢复。

技术背景

现有的发电系统具有各种固有的限制，例如，热力发电通过使用化石燃料发出大量温室气体和环境污染，并且核电厂具有稳定性问题和对危险废物处理的需求。作为对其的响应，为了开发更环境友好的、更高效的能源以及使用该能源的供电系统的研究努力已经显著增加。

特别地，能量储存技术已经是研究和开发活动的焦点，用于扩大可再生能源关于它们对外部条件的显著易感性(susceptibility)的可用性以及用于增强用电效率，其中二次电池组受到更集中的兴趣并且其研究和开发的努力正被活跃地进行。

氧化还原液流电池组是能够将活性物质的化学能直接转化为电能的氧化/还原电池，并且其代表适于在根据环境条件(例如日光和风)的显著输出变化的情况下储存新的和可再生的能量并且将该能量转化为高质量电力的能量储存系统。

特别地，氧化还原液流电池组具有电解质，电解质包含引起氧化/还原反应的活性材料，并且在相对的电极与储罐之间循环，以进行充电和放电。

这样的氧化还原液流电池组典型地包括含有以不同氧化态的活性材料的罐、用于在充电/放电期间循环活性材料的泵、和通过分离膜分隔的单元电池(unit cell)，其中单元电池包括电极、电解质、集流器和分离膜。

电解质包括用作确定电池组容量的重要因素的活性材料，活性材料经历用于使得充电/放电操作成为可能的氧化/还原过程。

例如，钒液流电池组具有包含具有不同氧化数的四种离子的电解质溶液。在充电和放电过程期间，伴有水或钒离子的氢离子可以透过分离膜(这是离子跨接现象(ioncrossover phenomenon))以产生自放电。当此现象发生时，各离子的不同的移动速度引起在相对的电极之间的密度差和体积差。于是，不平衡的相对的电解质溶液导致氧化还原对的减少的绝对量以及电池组性能和充电保持率(charge retention rate)的劣化。

发明详述

【技术问题】

因此，本发明的某些实施方案寻求提供用于操作氧化还原液流电池组的方法，该方法可在氧化还原液流电池组的效率和容量由于各种原因(包括在水分子与电解质之间的跨接、自放电和其他副反应)降低时提供该氧化还原液流电池组的性能的有效且快速的恢复。

【技术解决方案】

本发明的某些实施方案提供用于操作氧化还原液流电池组的方法，该方法包括以下步骤：使具有阳极电解质和阴极电解质的所述氧化还原液流电池组在所述阳极电解质与所述阴极电解质之间的体积差在所述阳极电解质与所述阴极电解质的总体积的20％内时放电，同时维持低于1.3V/电池的开路电压；和移动所述阳极电解质和/或所述阴极电解质，使得在所述放电之后在所述氧化还原液流电池组中的所述阳极电解质与所述阴极电解质之间的所述体积差是2％或更少。

在下文中，根据本公开内容的某些具体实施方案，氧化还原液流电池组的操作方法将被更详细地描述。