[发明专利]用于再平衡氧化还原液流电池系统的电解质的方法和系统

说明书

用于氧化还原液流电池系统的再平衡反应器可以包括：氢气流过的第一侧，来自氧化还原液流电池系统的电解质流过的第二侧，以及分隔第一侧和第二侧并与第一侧和第二侧流体地耦接的多孔层，其中，氢气和电解质在多孔层的表面流体地接触，以及跨第二侧的压降小于跨多孔层的压降。以这种方式，与传统再平衡反应器相比，可以以提高的效率和成本效益来进行氧化还原液流电池系统中电解质电荷的再平衡。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年4月28日提交的题为“用于再平衡氧化还原液流电池系统的电解质的方法和系统”、申请号为No.62/491,966的美国临时申请的优先权。上述申请的全部内容出于所有目的通过引用并入本文。

政府支持声明

本发明是在政府支持下根据合同编号DEAR0000261做出的，由美国能源部的ARPA-E办公室授予。政府拥有本发明的某些权利。

技术领域

本申请一般涉及液流电池系统的再平衡反应器。

背景技术和发明内容

典型填充床型再平衡反应器可表现出较差的反应动能，这主要是因为再平衡反应器系统处于两相流中。结果，填充床型再平衡反应器系统中的质量传递损失可能更高，从而需要使用更多的催化剂。传统上，补偿质量传递限制的一般方法是加大再平衡反应器的尺寸；然而，加大再平衡反应器的尺寸可能是昂贵的，并且可能进一步使催化剂利用较差。

一种至少部分解决上述问题的系统，包括用于氧化还原液流电池系统的再平衡反应器，反应器包括氢气流过的第一侧，来自氧化还原液流电池系统的电解质流过的第二侧，以及分隔第一侧和第二侧并与第一侧和第二侧流体地耦接的多孔层。氢气和所述电解质在所述多孔层的表面流体地接触。此外，在一个示例中，跨第二侧的压降可以小于跨多孔层的压降。以这种方式，与填充床和其他传统设计相比，可以以提高的效率和成本效益来进行氧化还原液流电池系统中电解质电荷的再平衡。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的一些概念。其并不意味着所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了氧化还原液流电池系统的实施例。

图2至图3示出了示例性燃料电池再平衡反应器的示意图。

图4示出了图2至图3的燃料电池再平衡反应器的第一实施例。

图5示出了图2至图3的燃料电池再平衡反应器的第二实施例。

图6示出了图2至图3的燃料电池再平衡反应器的第三实施例。

图7示出了通过图2至图3的燃料电池再平衡反应器来再平衡图1的氧化还原液流电池系统中的电解质的方法的示例性流程图。

图8示出了图2至图3的燃料电池再平衡反应器的正电极侧和负电极侧指状流场(IDFF)配置的示例性平面图和横截面图。

具体实施方式

混合氧化还原液流电池是这样的氧化还原液流电池：其特征在于将一种或多种电活性材料作为固体层沉积在电极上。例如，混合氧化还原液流电池可包括在整个电池充电过程中通过电化学反应以固体形式镀在基板上的化学品。在电池放电期间，镀上的物质可通过电化学反应电离，变得可溶于电解质中。在混合电池系统中，氧化还原电池的充电容量(例如，存储的能量的量)可能受限于电池充电期间镀上的金属的量，并且因此可能取决于电镀系统的效率以及可用于电镀的可用的体积和表面积。