用于管理一个或多个电化学电池中的水含量的系统技术方案

公开了用于管理一个或多个电化学电池中的水含量的系统。系统包括用于接收与电化学电池相关联的潮湿气相的气相导管、被连接至各电化学电池并且被配置用于从潮湿气相提取水的干燥器单元、用于选择性地加热干燥器单元的加热器和被连接至干燥器单元的二氧化碳(CO2)洗涤器。系统可以在干燥器单元处从离开各电化学电池的潮湿气相捕获水蒸气或者借助加热器的致动释放干燥器单元中的水蒸气，取决于操作的模式水蒸气被输送到电化学电池内。CO2洗涤器也可以基于操作的模式用来捕获水蒸气。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本专利申请要求2015年3月30日提交的临时专利申请号62/140,257的优先权，并且该申请通过引用全部合并于此。
本技术大体涉及电化学电池，并且更特别地涉及包括空气呼吸阴极(airbreathingcathode)并利用液体离子导电介质的电化学电池。
技术介绍
很多类型的电化学电池都利用液体离子导电介质来支持电池内的电化学反应。电化学电池可以利用被联接至包括任何合适的燃料在内的燃料电极的空气呼吸电极。例如，金属-空气电化学电池系统可以包括多个电池，各具有用作阳极的燃料电极(在该处金属燃料被氧化)和空气呼吸氧化剂还原电极(在该处来自环境空气的氧被还原)。这样的电池中的液体离子导电介质可以在电极之间将被氧化/还原的离子连通。在各种离子导电介质中，蒸发、电解(例如，再充电时的水分解)或者来自离子导电介质的其他水分损失可能对电化学电池特别是针对要求水来操作的电池是有害的。例如，离子导电介质的盐析可能会堵塞电化学电池的氧化剂电极，降低其性能或者在极端情况中，导致完全的电池故障。这样的盐析或其他故障可能在例如氧化剂电极的空气侧或其一部分过度地干燥时发生。另外，离子导电介质中的水含量上的减少可能会降低介质的溶解能力、即它使溶质溶解的能力，或者增加介质中的溶质的百分比浓度。已开发出用于管理电化学电池的系统。2014年2月10日提交的并且来自相同申请人的美国专利公开号20140227615提供了蓄电池水管理系统的示例，特此通过引用将其全部并入。该公开提供了一种水管理系统，以维持包括液体离子导电介质的任何电化学电池中的水含量而不需要泵、液体水储蓄器和机械液位控制阀。
技术实现思路
在该公开的一个方面中，提供有一种用于管理一个或多个电化学电池中的水含量的系统。各电化学电池具有多个电极和液体离子导电介质。系统包括：气相导管，用于接收与电化学电池相关联的潮湿气相；干燥器单元，被连接至各电化学电池并且被配置用于从潮湿气相提取水；加热器，用于选择性地加热干燥器单元以将提取的水从干燥器单元选择性地释放；和二氧化碳洗涤器，被连接至干燥器单元、被配置成吸收二氧化碳，其中，在水捕获模式期间，系统被配置成在干燥器单元处从离开各电化学电池的潮湿气相捕获水蒸气。在电池加湿模式期间，系统被配置成借助加热器的致动使干燥器单元中的水蒸气释放，以产生被输送到各电化学电池内的潮湿气相。该公开的另一方面提供了一种用于管理一个或多个电化学电池中的水含量的方法。电池中的每一个包括多个电极和液体离子导电介质。方法包括：在干燥器单元中接收来自一个或多个电化学电池的潮湿空气；使用加热器选择性地加热干燥器单元；使用被连接至干燥器单元的二氧化碳洗涤器吸收来自潮湿空气的二氧化碳；和使来自二氧化碳洗涤器的潮湿空气导向至离子导电介质。该公开的又另一方面提供了一种用于管理包括一个或多个电化学电池的系统中的水含量的方法。电池中的每一个包括多个电极和液体离子导电介质。系统还具有二氧化碳洗涤器。方法包括：使来自外部大气源的空气输入至二氧化碳洗涤器；使用二氧化碳洗涤器吸收来自外部大气空气的二氧化碳；使来自二氧化碳洗涤器的输出空气导向至一个或多个电化学电池的离子导电介质；和在干燥器单元中接收来自一个或多个电化学电池的潮湿空气。干燥器单元和二氧化碳洗涤器被配置成被选择性连通地联接。本技术的其他方面将从以下详细描述、附图和随附权利要求中变得显而易见。附图说明以下附图以示例并且非限制的方式图示出。为了简洁和清楚起见，所给出的结构的每个特征并不总是在那个结构出现的每个图中都标出。一样的附图标记并不一定指示出一样的结构。而是，相同的附图标记可以用来指示出类似的特征或者具有类似功能的特征，也可以是不一样的附图标记。图1示意性地图示出被配置成待联接至水管理系统的具有浸没式氧化剂还原电极的电化学电池的实施例；图2示意性地图示出被配置成待联接至水管理系统的电化学电池的另一实施例；图3是可以被联接至诸如图1和图2中所图示出的那些电化学电池的水管理系统的实施例的图；图4是包括具有串联连接的干燥器单元和CO2洗涤器(Scrubber)的多个电化学电池的水管理系统的实施例的图；和图5是包括具有并联连接的干燥器单元和CO2洗涤器的多个电化学电池的水管理系统的实施例的图。具体实施方式除控制与电化学电池的空气呼吸电极相关联的湿度之外，该公开还努力地有助于维持电化学电池中的期望的水含量。更特别地，本申请公开了用于通过空气呼吸电极维持电化学电池的水含量的系统和方法。下面详细描述的蓄电池水管理系统是根据其中电化学电池包括空气呼吸氧化剂电极的实施例。根据这样的实施例，水管理系统提供了维持电化学电池中的水含量和控制与空气呼吸电极相关联的湿度的两个功能。图1图示出电化学电池100的实施例的示意性截面图。如图所示，电化学电池100的组成部件可以至少部分地被包含在相关联的壳体110中。电池100利用被包含在壳体110内并且被配置成在其中循环以传导电池100内的离子的液体离子导电介质。虽然有时离子导电介质可能在壳体110内、诸如在停滞区中或者是其他数量的离子导电介质大体是静止不动的，但可以领会的是电池100可以被配置成创建离子导电介质的对流流动。在一些实施例中，这样的流动可以通过凭借电池内的电化学过程、凭借起泡装置(sparger)或凭借任何其他气泡生成过程所生成的受控方向的气泡而生成。在一些实施例中，流动可以通过任何其他流动发生器而生成，包括但不限于泵。在一些实施例中，局部加热引起液体的对流。电化学电池100的各个部分可以是任何合适的结构或组成的，包括但不限于由塑料、金属、树脂或者其组合形成。于是，电池100可以以任何方式组装，包括由多个元件形成、一体模制成型等等。在各种实施例中，电池和/或壳体110可以包括来自美国专利号8,168,337、8,309,259、8,491,763、8,492,052、8,659,268、8,877,391、8,895,197、8,906,563、8,911,910、9,105,910、9,105,946、9,178,207、9,214,708、9,269,995、9,269,996和美国专利申请公开号20100316935、20110070506、20110250512、20120321969、20130115523及20130115525中的一个或多个的元件或布置，这些文献中的每一个通过引用全部合并于此。虽然电化学电池100可以在实施例间有差异，但是图1的图示实施例在截面中示意性地描绘了在壳体110内的电池室120。离子导电介质可以大体集结在电池室120内，然而可以在电池室120内流动，或者可以流过电池室120(例如，从一个电化学电池100到另一电化学电池100，或者从储蓄器流到电化学电池100和从电化学电池100流入)。电池100的燃料电极130可以被支撑在电池室120以便由离子导电介质接触。在实施例中，燃料电极130是当电池100在放电(即，电力生成)模式中操作时充当阳极的金属燃料电极，如下面进一步详细地讨论的。如图所示，在一些实施例，燃料电极130可以包括多个可渗透电极体130a至130e。尽管在图示实施例中使用了五个可渗透电极体130a至13本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于管理一个或多个电化学电池中的水含量的系统，其特征在于，各电化学电池包括多个电极和液体离子导电介质，所述系统包括：气相导管，用于接收与所述电化学电池相关联的潮湿气相；干燥器单元，被连接至各电化学电池并且被配置用于从所述潮湿气相提取水；加热器，用于选择性地加热所述干燥器单元以将提取的水从所述干燥器单元选择性地释放；和二氧化碳洗涤器，被连接至所述干燥器单元、被配置成吸收二氧化碳，其中，在水捕获模式期间，所述系统被配置成在所述干燥器单元处从离开电化学电池的潮湿气相捕获水蒸气；并且其中，在电池加湿模式期间，所述系统被配置成借助加热器的致动使干燥器单元中的水蒸气释放，以产生被输送到所述电化学电池内的潮湿气相。

【技术特征摘要】
2015.03.30 US 62/140,2571.一种用于管理一个或多个电化学电池中的水含量的系统，其特征在于，各电化学电池包括多个电极和液体离子导电介质，所述系统包括：气相导管，用于接收与所述电化学电池相关联的潮湿气相；干燥器单元，被连接至各电化学电池并且被配置用于从所述潮湿气相提取水；加热器，用于选择性地加热所述干燥器单元以将提取的水从所述干燥器单元选择性地释放；和二氧化碳洗涤器，被连接至所述干燥器单元、被配置成吸收二氧化碳，其中，在水捕获模式期间，所述系统被配置成在所述干燥器单元处从离开电化学电池的潮湿气相捕获水蒸气；并且其中，在电池加湿模式期间，所述系统被配置成借助加热器的致动使干燥器单元中的水蒸气释放，以产生被输送到所述电化学电池内的潮湿气相。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电化学电池包括燃料电极、气态氧化剂接收空间、和具有面对所述离子导电介质的一个表面和面对所述气态氧化剂接收空间的相反表面的氧化剂还原电极，气态氧化剂入口和气态氧化剂出口连接穿过所述气态氧化剂接收空间，由此允许气体的进入和离开所述气态氧化剂接收空间的输送。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述二氧化碳洗涤器继所述干燥器单元之后并且在所述气态氧化剂入口之前设置。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述二氧化碳洗涤器与所述干燥器单元并联并且在所述气态氧化剂入口之前设置。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水捕获模式与电池放电模式同时发生。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加湿模式与电池充电模式、电池空闲模式、电池放电模式或者它们的组合同时地发生。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括用于将氧化剂的流动输送通过各电化学电池的风扇。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，进一步包括与各电化学电池相关联的风扇，用于创建进入气态氧化剂接收空间内的氧化剂的流动，由此有助于独立地对各电池的水含量的管理。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括与各电化学电池相关联的液位传感器，所述液位传感器感测所述离子导电介质的液位使得当所述液...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·克里施南，J·海耶斯，G·弗里森，S·芬克，
申请(专利权)人：流体公司，
类型：新型
国别省市：美国;US