[发明专利]具有双极膜的液流电池平衡电池单元及其使用方法

权利要求书

1.一种用于平衡电解质溶液中的pH值的电化学平衡电池单元，其包括：

第一室，其包含第一电极；

第二室，其包含第二电极；

第三室，其被设置在所述第一室和所述第二室之间；

离子选择膜，其在所述第一室和所述第三室之间形成第一界面，其中所述离子选择膜仅允许阳离子通过或仅允许阴离子通过；以及

双极膜，其在所述第二室和所述第三室之间形成第二界面；其中，所述电化学平衡电池单元被配置用作与电化学液流电池的半电池的电解质溶液流体连通的pH平衡单元；

其中，所述第一室、所述第二室和所述第三室中的至少一个包含电活性物质。

2.根据权利要求1所述的电化学平衡电池单元，其中所述离子选择膜包括阳离子交换材料。

3.根据权利要求2所述的电化学平衡电池单元，其中所述阳离子交换材料包括磺化的全氟化聚合物。

4.根据权利要求1所述的电化学平衡电池单元，其中所述第一电极是负极并且所述第二电极是正极。

5.根据权利要求1所述的电化学平衡电池单元，其中所述第一电极是正极并且所述第二电极是负极。

6.根据权利要求1所述的电化学平衡电池单元，其中所述电活性物质包含配位络合物。

7.一种液流电池系统，其包括：

第一半电池，其包含第一电解质溶液；以及

第二半电池，其包含第二电解质溶液；

其中所述第一半电池和所述第二半电池中的至少一个与用于平衡电解质溶液中的pH值的电化学平衡电池单元流体连通，所述电化学平衡电池单元包括：

第一室，其包含第一电极；

第二室，其包含第二电极；

第三室，其被设置在所述第一室和所述第二室之间；

离子选择膜，其在所述第一室和所述第三室之间形成第一界面，其中所述离子选择膜仅允许阳离子通过或仅允许阴离子通过；以及

双极膜，其在所述第二室和所述第三室之间形成第二界面；

其中所述第一电解质溶液和所述第二电解质溶液中的至少一种包含电活性物质。

8.根据权利要求7所述的液流电池系统，其中所述离子选择膜包括阳离子交换材料。

9.根据权利要求7所述的液流电池系统，其中所述第一电极是负极并且所述第二电极是正极。

10.根据权利要求9所述的液流电池系统，其中所述第一半电池或所述第二半电池与所述第一室和所述第二室两者流体连通，并且所述第三室包含含水电解质溶液。

11.根据权利要求9所述的液流电池系统，其中所述第一半电池或所述第二半电池与所述第三室流体连通，并且所述第一室和所述第二室独立地包含水或含水溶液。

12.根据权利要求7所述的液流电池系统，其中所述电活性物质包含配位络合物。

13.一种用于平衡电解质溶液中的pH值的方法，其包括：

提供权利要求1至6中任一项所述的电化学平衡电池单元；

将所述电化学平衡电池单元放置成与电化学液流电池的至少一个半电池流体连通；

将包含第一活性物质的第一电解质溶液从所述电化学液流电池的半电池引入到所述第三室中；

将水或含水溶液独立地引入到所述第一室和所述第二室中；

在所述电化学平衡电池单元上施加电位以在其中感应电流，使得所述第二电极为正极并且所述第一电极为负极；以及

在所述双极膜处将水转化为质子和氢氧根离子；

其中所述质子迁移到所述第三室中的第一电解质溶液中，并且所述氢氧根离子迁移到所述第二室中的水或含水溶液中。