大容量的电能储存装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种能量储存装置，包括多个电解池(5)和四象限电充电器/逆变器(7)。每个电解池(5)包括用于将阴极室中释放的气态氢回收到阳极室的装置(51)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及电能储存装置。更具体而言，本专利技术涉及一种电能储存装置，包括多个电解池和电充电器/逆变器，每个电解池(5)包括：阳极室，所述阳极室填充有阳极电解液，所述阳极电解液至少包含Fe3+离子；正极，所述正极浸没在所述阳极电解液中并且与所述充电器/逆变器的第一端子电连接；阴极室，所述阴极室填充有阴极电解液，所述阴极电解液至少包含Fe2+离子，所述阴极室通过多孔隔离物(barrière)而与所述阳极室隔开；负极，所述负极浸没在所述阴极电解液中并且与所述充电器/逆变器的第二端子电连接；所述充电器/逆变器(7)被布置成：选择性地，要么通过使电流沿第一方向循环以对所述储存装置(1)充电，要么通过使电流沿与所述第一方向相反的第二方向循环以使所述储存装置(1)电耗尽，其中电流沿第一方向循环引起铁沉积在所述负极(21)上，电流沿第二方向循环引起沉积在所述负极(21)上的铁溶解。
技术介绍
这类能量储存装置特别是CA1079350中已知的。阴极电解液的化学组成，特别是其pH值，随着时间推移而变化。在一定数量的充电和放电循环后，电解液不再可用。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术的目的在于提出一种能量储存装置，所述能量储存装置的电解液能被使用比CA1079350中的循环次数大得多的循环次数。为此，本专利技术涉及上述类型的能量储存装置，其特征在于，所述正极是多孔的，所述储存装置包括用于回收所述阴极室中释放的气态氢的装置，该用于回收所述阴极室中释放的气态氢的装置被布置成抽吸填充所述阴极室的上空的气态相并将所述气态相排放到所述阳极室，使得所述气态氢在与所述正极接触时被氧化。因此，阴极电解液的组成和阳极电解液的组成，特别是就pH而言，保持恒定。对氢的回收使得使用相同的电解液能够进行多次循环并且延长在它更换之前电解液的寿命。它延长了储存装置的寿命。所述能量储存装置还可以具有一个或多个单独考虑的或根据所有技术上可能的组合的以下特征：所述正极是所述阳极电解液和/或所述阴极电解液能渗透的，并且定义了在所述阳极室和所述阴极室之间的隔离物；所述电解池包括壳体，所述正极将所述壳体分成上部区域和下部区域，所述上部区域形成所述阴极室，所述下部区域形成所述阳极室且位于所述上部区域的下方。所述气态相经所述回收装置排出到所述正极下方的阳极室的区域中。所述回收装置包括：用于测量在所述气态相中的氢浓度的探针；以及被编程为根据由所述探针测量的氢浓度控制所述回收装置的自动机构。所述正极由钛或海绵钛或钛合金制成；所述正极覆盖有TiN涂层；所述正极是包含至少一种交织线的织物，所述交织线由钛或钛合金制成；所述正极由覆盖有磁铁矿的导电材料制成；所述负极和所述正极被布置成彼此相对，所述电解池包括用于使所述负极绕着旋转轴相对所述正极旋转的装置。所述负极具有与所述旋转轴同轴的圆柱形外表面，所述铁沉积在所述圆柱形外表面上；所述正极包括与所述旋转轴同轴的、形式为圆柱扇形的部分；所述电解池包括：阳极电解液储液器；阳极传输装置，所述阳极传输装置能够在所述阳极电解液储液器和所述阳极室之间传输所述阳极电解液；阴极电解液储液器；阴极传输装置，所述阴极传输装置能够在所述阴极电解液储液器和所述阳极室之间传输所述阴极电解液；所述阳极电解液储液器位于比所述电解池的高度更高的高度，所述阳极传输装置设置为使所述阳极电解液在重力作用下从所述阳极电解液储液器传输到所述阳极室；以及所述装置包括提供为使所述电解池的上空(ciel)维持在中性气体气氛下，例如在氩气压下的装置；附图说明参照附图，根据信息性且非限制性提供的以下详细描述将显露出本专利技术的其它特征和优点，在附图中：图1是包括大量电解池(仅示出一些池)的能量储存装置的简化示意图；并且图2是图1的装置的电解池的简化示意图。具体实施方式图1所示的装置1被设计用于储存电能。装置1经由电力变压器4与配电网3。一定数量的电能产生系统(未示出)为电网3供给电流。耗电器(未示出)也连接到该电网。能量储存装置1包括大量电解池5，以及电充电器/逆变器7。有利地，它还包括电网接口管理系统(GIMS)9。当由能量产生系统提供的电功率大于耗电器所需的功率时，由GIMS9告知的能量储存装置1蓄积过量的能量，从而将它转化成电化学形式。相反，当耗电器所需的电功率大于所产生的功率时，由GIMS9告知的能量储存装置1将蓄积的过量能量转换成电能，然后供给电网3。各个电解池5例如能够储存约200kWh的电能。电解池5集成在一个组或数个组(set)中，例如，每组包括以串联方式安装的1300个电解池，电能储存容量为约300MWh。各个电解池具有20kW的额定瓦数，因此每组具有约30MW的额定电功率。电充电器/逆变器7为同一组中的所有电解池5供电。或者，电充电器/逆变器7仅为电解池5的一部分供电，因此装置1包括用于同一组的数个电充电器/逆变器7。各个电充电器/逆变器7通过GIMS9与电网和电力变压器4相连。优选地，各个电充电器/逆变器7是所谓的四象限型的。充电器/逆变器7是可反转的。因此，当电解池5在配电网3上耗尽时，起逆变器的作用；相反地，当电解池5从配电网3充电时，起整流器的作用。各个电解池5都是相同的，并且是图2中示意性示出的类型。或者，一些电解池不是图2中示出的类型。各个电解池5包括：阳极室11，所述阳极室11填充有阳极电解液13；正极15，所述正极15浸没在所述阳极电解液中并且与所述充电器7的第一端子电连接；阴极室17，所述阴极室17填充有阴极电解液19，所述阴极室17通过多孔隔离物而与所述阳极室11隔开；负极21，所述负极21浸没在所述阴极电解液19中并且与所述充电器7的第二端子电连接。负极侧上的电化学电偶为Fe2+/Fe。正极侧上的电化学电偶为Fe2+/Fe3+。更具体而言，在电解池5蓄积电能时，在负极上发生以下反应：Fe2++2e-→Fe在正极上发生以下反应：2Fe2+→2Fe3++2e-在电解池5起发电机的作用时，在负极上发生以下化学反应：Fe→Fe2++2e-在正极上发生以下反应：2Fe3++2e-→2Fe2+换句话说，电解池5蓄积电化学形式的能量，储存在负极上的固体铁沉积物和Fe3+溶液的形式的能量。在池5必须回馈电能时，该铁沉积物溶解，并且Fe3+再次转化成Fe2+。充电器/逆变器7控制电流的循环。在电解池加载时，充电器/逆变器7使负极保持负电势且保持正极的正电势的绝对值大于负极电势的绝对值。因此，它使电流在第一方向上循环，特别是在负极上产生铁沉积物。相反，在电解池5起发电机的作用时，充电器/逆变器7保持负极21的电势低于正极15的电势。因此，充电器/逆变器7使电流沿与第一方向相反的第二方向循环，使沉积在负极上的铁溶解且在正极处形成Fe2+。在本文中，术语“正极”和“负极”应当根据2004年4月1日生效的标准IEC600-50-482、CEI60050-482进行理解。阳极电解液13尤其包含Fe3+离子。它具有约2的酸性pH，因此包含约10-2M的H+。它也包含至少一种阴离子，优选Cl-。或者，这种阴离子是Br-，或任何其它合适的阴离子，即不参与反应。阴极电解液19包含Fe2+离子。它具有约3的pH，因此包含约10-3M的H+。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能储存装置，包括电充电器/逆变器(7)和多个电解池(5)，每个电解池(5)包括：阳极室(11)，所述阳极室(11)填充有阳极电解液(13)，所述阳极电解液(13)至少包含Fe3+离子；正极(15)，所述正极(15)浸没在所述阳极电解液(13)中并且与所述充电器/逆变器(7)的第一端子电连接；阴极室(17)，所述阴极室(17)填充有阴极电解液(19)，所述阴极电解液(19)至少包含Fe2+离子，所述阴极室(17)通过多孔隔离物而与所述阳极室(11)隔开；负极(21)，所述负极(21)浸没在所述阴极电解液(19)中并且与所述充电器/逆变器(7)的第二端子电连接；所述充电器/逆变器(7)被布置成：选择性地，要么通过使电流沿第一方向循环以对所述储存装置(1)充电，要么通过使电流沿与所述第一方向相反的第二方向循环以使所述储存装置(1)电耗尽，其中电流沿第一方向循环引起铁沉积在所述负极(21)上，电流沿第二方向循环引起沉积在所述负极(21)上的铁溶解；其特征在于，所述正极(15)是多孔的，所述储存装置(1)包括用于回收所述阴极室(17)中释放的气态氢的装置(51)，该用于回收所述阴极室(17)中释放的气态氢的装置(51)被布置成抽吸填充所述阴极室(17)的上空(49)的气态相并将所述气态相排放到所述阳极室(11)，使得所述气态氢在与所述正极(15)接触时被氧化。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.16 FR 13627281.一种电能储存装置，包括电充电器/逆变器(7)和多个电解池(5)，每个电解池(5)包括：阳极室(11)，所述阳极室(11)填充有阳极电解液(13)，所述阳极电解液(13)至少包含Fe3+离子；正极(15)，所述正极(15)浸没在所述阳极电解液(13)中并且与所述充电器/逆变器(7)的第一端子电连接；阴极室(17)，所述阴极室(17)填充有阴极电解液(19)，所述阴极电解液(19)至少包含Fe2+离子，所述阴极室(17)通过多孔隔离物而与所述阳极室(11)隔开；负极(21)，所述负极(21)浸没在所述阴极电解液(19)中并且与所述充电器/逆变器(7)的第二端子电连接；所述充电器/逆变器(7)被布置成：选择性地，要么通过使电流沿第一方向循环以对所述储存装置(1)充电，要么通过使电流沿与所述第一方向相反的第二方向循环以使所述储存装置(1)电耗尽，其中电流沿第一方向循环引起铁沉积在所述负极(21)上，电流沿第二方向循环引起沉积在所述负极(21)上的铁溶解；其特征在于，所述正极(15)是多孔的，所述储存装置(1)包括用于回收所述阴极室(17)中释放的气态氢的装置(51)，该用于回收所述阴极室(17)中释放的气态氢的装置(51)被布置成抽吸填充所述阴极室(17)的上空(49)的气态相并将所述气态相排放到所述阳极室(11)，使得所述气态氢在与所述正极(15)接触时被氧化。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述正极(15)是所述阳极电解液和/或所述阴极电解液能渗透的，并且定义了在所述阳极室(11)和所述阴极室(17)之间的隔离物。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电解池(5)包括壳体(31)，所述正极(15)将所述壳体(31)分成上部区域和下部区域，所述上部区域形成所述阴极室(17)，所述下部区域形成所述阳极室(11)且位于所述上部区域的下方。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述气态相经所述回收装置(51)排出到所述正极(15)下方的阳极室(11)的区域中。5.根据前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉尔伯特·卡泽诺贝，
申请(专利权)人：阿海珐，
类型：发明
国别省市：法国;FR