[发明专利]结合荷电状态的原位光谱确定的电化学系统及其方法

权利要求书

1.一种方法，其包括：

提供电化学系统，所述电化学系统包含与第一电极接触的第一电解质溶液，所述第一电解质溶液包括具有氧化形式和还原形式的第一配位化合物；

在所述电化学系统内的位置处将电磁辐射与所述第一电解质溶液相互作用，所述电磁辐射通过光学材料被传送，所述光学材料被配置为在所述光学材料和所述第一电解质溶液之间的界面处呈现衰减全反射率；

其中所述光学材料具有高于所述第一电解质溶液的折射率；

在检测器处接收已经经由所述光学材料内的一个或多个衰减全反射与所述第一电解质溶液相互作用的电磁辐射；以及

利用在所述检测器处接收的电磁辐射，测量所述第一配位化合物的所述氧化形式或所述还原形式中的至少一个的吸光度。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

确定所述电化学系统中的所述第一电解质溶液的荷电状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：

基于所述荷电状态来调整所述第一电解质溶液。

4.根据权利要求3所述的方法，其中调整所述第一电解质溶液包括再调节或再平衡所述第一电解质溶液、稀释所述第一电解质溶液、向所述第一电解质溶液加入进一步量的所述第一配位化合物、增加通过所述第一电解质溶液的电流、减小通过所述第一电解质溶液的电流、或其任意组合中的至少一个。

5.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：

基于在所述检测器处测量的所述吸光度来确定所述第一配位化合物的所述氧化形式或所述还原形式中的至少一个的浓度。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述电化学系统包括液流电池。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述电磁辐射与限定所述液流电池的电池外部的所述第一电解质溶液相互作用。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述电磁辐射与接近所述第一电极的所述第一电解质溶液相互作用。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学材料选自于由蓝宝石、锗、熔融二氧化硅、石英、立方氧化锆、硒化锌、金刚石及其任何组合所组成的组。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一配位化合物具有至少约100M^-1cm^-1的摩尔吸光系数常数。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一电解质溶液中的所述第一配位化合物的浓度和摩尔吸光系数常数的乘积为至少约100cm^-1。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学材料被配置为在与所述第一电解质溶液的界面处提供在1个和约6个之间的衰减全反射率。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述电磁辐射包括在约180nm和约800nm之间变化的一个或多个波长。

14.根据权利要求1所述的方法，其中至少在等吸光点处测量所述吸光度，其中所述等吸光点通过所述第一配位化合物的所述氧化形式和所述还原形式呈现。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述电磁辐射渗透到所述第一电解质溶液中的深度在约0.05微米和约2微米之间变化。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述电磁辐射仅被所述第一配位化合物的所述氧化形式或所述还原形式中的一个吸收。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述电磁辐射被所述第一配位化合物的所述氧化形式和所述还原形式两者吸收。

18.一种电化学系统，其包括：

与第一电极接触的第一电解质溶液，所述第一电解质溶液包括具有氧化形式和还原形式的第一配位化合物；

电磁辐射源；

光学材料，其在所述电磁辐射源与所述第一电解质溶液之间建立光学连通；

其中所述光学材料被配置为在所述光学材料和所述第一电解质溶液之间的界面处呈现衰减全反射率，所述光学材料具有高于所述第一电解质溶液的折射率；以及

检测器，其被配置为从所述光学材料接收已经经由在所述光学材料和所述第一电解质溶液之间的界面处的一个或多个衰减全反射与所述第一电解质溶液相互作用的电磁辐射。