[发明专利]三隔室铁铝液流电池

说明书

本发明铁铝液流电池，属于化学储能领域，特别是液流电池技术领域，具体的涉及一种铁铝液流电池。包括至少一个单电池，单电池包括阳极板、阳极反应室、阴隔膜、催化反应室、阳隔膜、阴极反应室、阴极板，在阳极和阴隔膜之间的阳极反应室通入阳极电解液，于阴隔膜及阳隔膜之间的催化反应室通入催化液，于阴极和阳隔膜之间通入阴极电解液，阴极电解液是去离子水、铝化合物、铝粉的混合物，催化液是去离子水、氯化钾、氯化钠的混合物、阳极电解液是去离子水、铁化合物的混合物，阳隔膜为阳离子交换膜、阴隔膜为阴离子交换膜。本发明所述的铁铝液流电池，具有低造价、无毒、低腐蚀、不易燃，不爆炸、无放热反应、循环充放电周期短、无自放电的优点。

技术领域

本发明属于液流电池技术领域，具体涉及一种三隔室铁铝液流电池。

背景技术

随着人们生活水平日益提高，对能源的需求量猛增，传统的化石能源将会逐渐衰竭，不久的将来会满足不了人们对能源的需求。因此，风能、太阳能等可再生能源的开发和利用受到广泛关注。然而要高效利用这种不连续、不稳定、受地域环境限制的可再生能源的有效途径就是储能技术，良好的储能技术是开发利用新能源的关键技术。液流电池因其具有输出功率和容量相互独立，系统设计灵活；能量效率高，寿命长，运行稳定性和可靠性高，自放电低 ；选址自由度大，无污染、维护简单，运营成本低，安全性高等优点，在大规模储能方面具有广阔的发展前景，被认为是解决太阳能、风能等可再生能源发电系统随机性和间歇性非稳态特征的有效方法，在可再生能源发电和智能电网建设中有着重大需求。

当前，发展较为成熟的液流电池体系有全钒液流电池、锌镍液流电池和多硫化钠溴液流电池等，但制约现有液流电池商业化的主要限制就是成本高、能量密度低等缺陷。全钒液流电池有毒、酸性、电解液稳定性差、原料成本高。多硫化钠溴液流电池则是有毒、酸性、循环充放电次数有限，热稳定性差，必须配置冷却系统。锌镍液流电池需要强碱作为支持电解质，这种高浓度的碱溶液对设备腐蚀严重，无法实现能量高效、廉价、安全可靠的储存与释放。要降低液流电池成本，主要有两个途径，一是降低其关键材料如电极、膜、双极板等材料的成本；一是提高电池的能量密度，降低整个系统的成本。而且，能量密度的提高还可以减少储能系统的重量、占地面积和空间，提高其环境适应能力及系统的可移动性，扩展液流电池的应用领域。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明设计的目的在于提供一种三隔室铁铝液流电池，该铁铝液流电池具有环保无毒、低腐蚀、寿命长、不爆炸的优势，可高频、高功率循环充放电，热稳定性好，容量零衰减，使用寿命可达30年以上。

本发明通过以下技术方案加以实现：

所述的三隔室铁铝液流电池，其特征在于该液流电池由多个单电池形成的电堆组成，所述单电池依次包括阳极板、阳极反应室、阴隔膜、催化反应室、阳隔膜、阴极反应室、阴极板，所述阴极反应室、催化反应室及阳极反应室的两端均设置有密封隔板，所述阳极反应室内通入阳极电解液，催化反应室内通入催化液，阴极反应室内通入阴极电解液，所述阴极电解液为去离子水、铝化合物、铝粉的混合物，催化液是去离子水、氯化钾、氯化钠的混合物，阳极电解液是去离子水、铁粉、铁化合物的混合物，阳隔膜为阳离子交换膜、阴隔膜为阴离子交换膜。

优选地，阴极电解液、催化液及阳极电解液中的去离子水符合下述指标：pH6.0-8.0，电导率＜0.6ms/cm，溶解性总固体含量＜300ppm，K⁺＜ 10ppm，Ca＜1ppm，Na⁺＜10ppm，Mg²⁺＜20ppm，F＜2ppm，SO₄ ^2-＜100ppm，Cl ^-＜15ppm。

优选地，阴极电解液中的铝化合物是氯化铝，铝粉的粒径为1-10μm；阴极电解液中氯化铝占去离子水总质量的2-10%，铝粉占去离子水总质量的5-20%，余量为去离子水。