钒液流电池制造技术

本发明专利技术提供一种采用钒化学的液流电池系统。所述的液流电池系统包括层叠体，电解液热交换器，以及执行状态机的控制器。具有端板结构的液流电池系统用层叠体包括导电板以及包括了流体歧管的衬垫框架。电解液热交换器包括液流域介质；以及分离所述液流域介质的传热片，并且其中电解液和热交换流体可以流动穿过所述电解液热交换器。根据本发明专利技术的控制器可以包括初始化状态；充电状态；放电状态；浮动状态；休眠状态；和关闭状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种采用钒化学的液流电池系统。所述的液流电池系统包括层叠体，电解液热交换器，以及执行状态机的控制器。具有端板结构的液流电池系统用层叠体包括导电板以及包括了流体歧管的衬垫框架。电解液热交换器包括液流域介质；以及分离所述液流域介质的传热片，并且其中电解液和热交换流体可以流动穿过所述电解液热交换器。根据本专利技术的控制器可以包括初始化状态；充电状态；放电状态；浮动状态；休眠状态；和关闭状态。【专利说明】钥■液流电池相关申请本申请要求2012年5月10日提交的美国临时申请号61/645，495的优先权，并且要求2013年3月15日提交的美国非临时申请号13/842,446的优先权，它们的全部内容通过引用作为整体结合在此。背景1.
本公开内容涉及液流电池系统并且，特别是，涉及使用基于钒的化学的液流电池系统。 2.相关技术公开 对于新的和创造性的电能储存系统存在增加的需求。氧化还原液流电池的电池组对于这种能量储存成为有吸引力的方式。在特定的应用中，氧化还原液流电池的电池组可以包括一个或多个氧化还原液流电池。氧化还原液流电池的每一个可以包括放置在分开的半电池隔间中的正和负电极。两个半电池可以由多孔或离子选择性膜分隔，在氧化还原反应过程中离子从其传递穿过。当氧化还原反应发生时，电解液(阳极电解液和阴极电解液)通常借助于外部泵送系统流动穿过半电池。以这种方式，氧化还原液流电池电池组中的膜在水性电解液环境中运行。 为了提供能量的持续供给，重要的是氧化还原液流电池电池组系统的多个组件适当地发挥功能。氧化还原液流电池电池组性能，例如，可以基于参数如充电状态、温度、电解液液面、电解液的浓度和故障情况如泄漏、泵问题和用于给电子器件供电的电源故障改变。 已经提出了基于钒的液流电池系统一段时间。然而，在开发经济可行的基于钒的系统上存在很多挑战。这些挑战包括，例如，钒电解液的高成本、适当的膜的高成本、稀电解液的低能量密度、热管理、钒中的杂质水平、不一致的性能、层叠体泄漏、膜性能如垢化、电极性能如剥离和氧化、再平衡电池技术，以及系统监控和操作。 因此，对于更好的氧化还原液流电池电池组系统存在需要。 概述 根据一些实施方案，液流系统包括液流层叠体，冷却热交换器，以及执行状态机的控制器。根据一些实施方案的具有端板结构的液流电池系统用层叠体包括导电板；绝缘端板，所述绝缘端板具有用于接收插头的袋口 ；具有电极的框架；毡；和在毡上形成的衬垫，其中在流动跨越毡的流体中形成隧道。根据本专利技术的一些实施方案的电解液热交换器包括液流域介质；和分离液流域介质的传热片，其中电解液和热交换流体可以流动穿过电解液热交换器。根据本专利技术的控制器可以包括初始化状态；充电状态；放电状态；浮动状态；休眠状态；和关闭状态，其中在各状态之间进行转换。 下面将参考附图进一步详细描述这些和其他实施方案。 附图简述 图1A示例根据本专利技术的一些实施方案的液流电池系统。 图1B示例如图1A中所示的用于液流电池系统的化学原理。 图2示例根据本专利技术的一些实施方案的层叠体的实例。 图3示例图2中所示的层叠体中的衬垫的一部分的放大图。 图4示例根据本专利技术的一些实施方案的端板的实施方案。 图5示例根据本专利技术的一些实施方案的端板的截面。 图6还示例了根据本专利技术的一些实施方案的端板。 图7A和7B进一步示例根据本专利技术的一些实施方案的端板。 图8A和SB进一步示例根据本专利技术的一些实施方案的端板。 图9A和9B示例了如图1A中所示的电解液热交换器的一些实施方案。 图10示例可以用于控制图1A中所示的液流电池系统的状态机。 通过阅读以下详述可以更好地理解附图。附图不是按比例绘制的。 详述 公开了采用基于钒的化学的钒液流电池系统。一个组研究了 H2SO4中的钒/钒电解液。在该努力中，V205+V203+H2S04产生VOSO 4。V205+H2scy^电化学还原还可以产生VOSO 4。然而，电解液的制备被证明是困难的并且不实际的。另一个组尝试了通过将VOSO4溶解在HCl中的H2S04和HCl的混合物。然而，再一次，电解液被证明是昂贵的并且制备无硫酸盐制剂是不实际的。 图1A概念性示例了根据本专利技术的一些实施方案的液流电池系统100。如图1A中所示，液流电池系统100包括层叠体102。层叠体102是单独的液流电池146的层叠排列，每个液流电池146包括由膜148分离的两个半电池。膜148可以是例如通过引用以其全部结合在此的美国专利号7，927，731中所描述的离子渗透膜。此外，电池146的每个半电池包括电极150。端电池包括端电极152和154。控制器142连接至端电极152和154，以控制电荷进入和离开层叠体102。当系统100放电时，控制器142将电荷从层叠体102提供至端子156和158，并且当充电时从端子156和158接收电荷以提供至层叠体102。端子156和158进一步连接以当系统100放电时将电流提供至负载，并且连接至电源(例如，风力发电机、太阳能发电机，柴油发电机、电网或其他电源)用于系统100的充电。 如图1A中所示，电解液溶液流动穿过电池146的半电池的每一个。阴极电解液流动穿过半电池中的中一个并且阴极电解液流动穿过半电池的中另一个。虽然已经提出了其他化学原理用于在系统100中使用，在一些实施方案中，采用基于钒的化学原理以保持电荷并从层叠体102提供电荷。钒化学原理包括电池146的负半电池中的反应V3++e_— V2+，以及电池146的正半电池中的V02++H20 — V02++2H++e_(V4+— V 5++e_)。那么采用钒化学原理的层叠体102中的每个电池的理论开路电压是1.25V，(来自一个半电池是-0.25V，并且来自另一个半电池108是1.00V)。离子H+和Cl _可以在反应过程中穿过膜148。可以在系统100中采用的钒电解液进一步描述在通过引用以其全部结合在此的美国专利申请号13/651，230 中。 如图1A中所示，电解液储存在槽104和106中。槽104穿过管108和110而流体连接至层叠体102。可以将储存在槽104中的电解液通过泵116泵送穿过层叠体102。类似地，槽106穿过管112和114流体连接至层叠体102。来自槽106的电解液可以通过泵118泵送穿过层叠体102。 如图1A中所示，系统100位于柜橱160中。在系统100的操作过程中，可以由系统100，并且特别是在层叠体102中产生显著量的热。在一些实施方案中，可以提供冷却风扇138。根据一些实施方案的温度控制系统已经描述在通过引用以其全部结合在此的美国专利号7，919，204中。 如图1A中进一步所示，系统100可以包括电解液冷却系统120和128，其分别将从层叠体102返回至槽104和106中的电解液冷却。如所示,从层叠体102流动穿过管108的电解液可以流动穿过电解液热交换器122。类似地，从层叠体102流动穿过管112的电解液可以流动穿过电解液热交换器130。交换器122和130的每一个可以采用流动穿过电解液交换器122和130的冷却液体冷却电解液，并且自身分别由热交换器126和136冷却。泵1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有端板结构的液流电池系统用层叠体，所述端板结构包括：电流收集板；与所述电流收集板接触的衬垫框架，所述衬垫框架包括流体歧管；所述衬垫框架中的毡；端板，所述电流收集板位于所述端板与所述衬垫框架之间，所述端板具有用于接收插头的袋口；和插头，所述插头与所述端板形成用于电解液在所述衬垫框架与所述毡之间流动的隧道结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖因德·J·布尔斯马，德雷克·夸克，苏列斯·库马·素拉蓬兰·奈尔，戈帕拉克里思南·R·帕拉库拉姆，
申请(专利权)人：伊莫基动力系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US