电解质组合物制造技术

提供用于流通电池的电解质。所述电解质包括浓度比铁离子浓度大的铬离子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及可用于还原-氧化(氧化还原)流通电池中的电解质和电解质溶液的配制方法。
技术介绍
对于新型且创新的电力储存系统有日益增加的需求。氧化还原电池(battery)已成为有吸引力的用于这样的能量储存的装置。在某些应用中，氧化还原流通电池可包括设置在单独的半电池室中的正极和负极。所述两个半电池室可通过多孔或离子选择性膜隔 开，在氧化还原反应期间离子传输通过所述膜。当氧化还原反应发生时，电解质(阳极液和阴极液)流动通过所述半电池，这经常使用外部泵送系统进行。以这种方式，流通电池中的膜在含水电解质环境中运行。在一些应用中，含铁离子的盐酸水溶液可用作阴极液，而含铬离子的盐酸水溶液可用作阳极液。在一些应用中，含铬和铁的溶液的混合物可用在氧化还原流通电池的两侧。混合反应物的使用基本上消除了对高选择性膜的需求，因为两个半电池的组成在放电状态下相同。存在对使流通电池中发生的有用反应增强、同时使副反应最少化的电解质溶液的需求。
技术实现思路
在一个实施方式中，公开了电解质，其具有超过铁离子浓度的铬离子浓度。在一个实施方式中，氧化还原流通单元电池(cell)包括一对设置在单独的半电池室中的电极；将所述半电池室隔开的多孔或离子选择性膜；和流经所述半电池室的电解质。所述电解质包括铬离子和铁离子。在一些实施方式中，铬离子的浓度大于铁离子的浓度。所述电解质可包括在含水HCl中的FeCl2和/或FeCl3以及CrCl3和/或CrCl2，其中CrCl3和CrCl2的总浓度大于FeCl2和FeCl3的总浓度。在一些实施方式中，铬离子对铁离子比率为约I. I 10、或者约I. I 2. O。在另一实施方式中，减少电解质流通单元电池中的氢气产生的方法，所述电解质流通单元电池包括一对设置在单独的半电池室中的电极；将所述半电池室隔开的多孔或离子选择性膜；和流经所述半电池室的电解质，其中所述电解质包括铬离子和铁离子。所述方法包括提高所述电解质中的铬浓度使得所述电解质中的铬浓度大于铁浓度。附图说明受益于实施方式的以下详细描述并且在参照附图时，本专利技术的优点对于本领域技术人员将变得明晰，在附图中图I说明氧化还原流通单元电池。虽然本专利技术可容许各种改进和替代形式，但是其具体实施方式作为实例在附图中显示并且将在本文中详细描述。附图可能不是按比例的。然而，应理解，附图以及对其的详细描述不意图将本专利技术限制为所公开的具体形式，而是相反，本专利技术应涵盖落入如由所附权利要求书所限定的本专利技术精神和范围内的所有改进、等价物以及替代物。具体实施例方式应理解，本专利技术不限于特定的组合物或方法，其当然可变化。还应理解，本文中使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，并且不意图为限制性的。如本说明书和所附权利要求书中使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括单数和复数对象，除非所述内容清楚地相反指示。图I说明根据本文中描述的一些实施方式的氧化还原流通电池的氧化还原流通单元电池100。如所显示的那样，单元电池100包括两个通过膜106隔开的半电池108和110。电解质124流经半电池108和电解质126流经半电池110。半电池108和110分别包 括分别与电解质124和126接触的电极102和104，使得在电极102或104之一的表面发生阳极反应和在电极102或104的另一个的表面发生阴极反应。在一些实施方式中，多个氧化还原流通单元电池100可如下电连接(例如，成组)串联以实现更高的电压，或者并联以实现更高的电流。如图I中所示，电极102和104跨接在负载/电源120两端，电解质124和126通过所述负载/电源120充电或放电。流通单元电池的操作以及膜的组成进一步描述于2008年7月I日提交的题为“Redox Flow Cell”的美国专利申请No. 12/217,059中，将其引入本文作为参考。流通单元电池组的构造描述于2009年10月9日提交的题为“Common Module Stack Component Design” 的美国专利申请 No. 12/577，134 中，将其引入本文作为参考。当装填电解质时，氧化还原流通单元电池100的一个半电池(例如，108或110)容纳阳极液126和另一个半电池容纳阴极液124，所述阳极液和阴极液总称为电解质。反应物电解质可储存在单独的罐中，并且经由分别与单元电池入口 /出口(1/0)端口 112、114和116、118连接的导管分配到单元电池108和110中，这经常使用外部泵送系统进行。因此，电解质124通过入口端口 112流入半电池108中并且通过出口端口 114流出，而电解质126通过入口端口 116流入半电池110中并且通过出口端口 118流出半电池110。各半电池108和110中的至少一个电极102和104提供其上发生氧化还原反应并且电荷从其转移的表面。用于制备电极102和104的合适材料通常包括本领域普通技术人员知晓的那些。电极102和104的实例还描述于2009年10月8日提交的题为“MagneticCurrent Collector”的美国专利申请No. 12/576, 235中，将其引入本文作为参考。氧化还原流通单元电池100通过在充电或放电期间改变其成分的氧化状态而运行。两个半电池108和110通过传导性的电解质(一个用于阳极反应和另一个用于阴极反应)串联连接。在运行(即，充电或放电)中，当发生氧化还原反应时，电解质126和124(即，阳极液或阴极液)分别通过1/0端口 112、114和116、118流经半电池108和110。取决于流通电池处于放电还是充电模式，分别向负载120提供或者从电源120接收电力。典型地，氧化还原流通电池的充电和放电导致两电解质溶液之间电荷状态的不同。与某些离子的还原和/或带电物质的分解进行竞争的寄生副反应可导致不期望的副产物的形成。例如，在酸性电解质的情况下，某些寄生反应可产生氢气。因此，存在通过使氧化还原流通单元电池的充电/放电循环期间的寄生副反应最少化来提高氧化还原电池的库伦效率(Columbic efficiency)的需求。氧化还原对的非限制性的、说明性实例包括Fe3++e_ — Fe2+ (E0 = +0. 77IV)Cr3++e_ — Cr2+ (E0 = -O. 407V)其中，E。为反应的标准电极电势。如果在体系放电期间，电解质具有高于标准氢电极(SHE)的净的正的电极电势(E。)，则所述电解质称为阴极液。互补的电解质则称为阳极液。 在氧化还原单元电池技术的简单实施中，FeCl2的酸性溶液在阴极侧和CrCl3的酸性溶液在阳极侧。当在阴极上施加相对于阳极合适的正电压时，即在氧化还原流通单元电池充电期间，发生以下反应阴极反应Fe2+— Fe3++e阳极反应Cr3++e_— Cr2+施加外部电源影响电子传输，此时Cl—离子通过离子交换膜从阳极半电池穿过所述膜到达阴极半电池，以保持电荷平衡。在理想情况下，完全充电的氧化还原流通单元电池由在阴极侧的100% FeCl3溶液和在阳极侧的100% CrCl2溶液构成，当所述外部电源用负载代替时，所述单元电池开始放电，并且发生相反的氧化还原反应阴极反应Fe3++e— Fe2+阳极反应Cr2+— Cr3++e_因此，在最理想本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.05.28 US 61/182,0751.氧化还原流通单元电池，包括 一对设置在单独的半电池室中的电极； 将所述半电池室隔开的多孔或离子选择性膜；和 流经所述半电池室的电解质，其中所述电解质包括铬离子和铁离子，其中铬离子的浓度大于铁离子的浓度。2.权利要求I的氧化还原流通单元电池，其中所述电解质包括在含水HCl中的FeCl2和/或FeCl3以及CrCl3和/或CrCl2，其中CrCl3和CrCl2的总浓度大于FeCl2和FeCl3的总浓度。3.4.权利要求I的氧化还原流通单元电池，其中铬离子对铁离子的比率为I.I 10。5.权利要求I的氧化还原流通单元电池，其中铬离子对铁离子的比率大于约I.I。6.权利要求I的氧化还原流通单元电池，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：G祖，M凯沙瓦兹，
申请(专利权)人：迪亚能源股份有限公司，
类型：
国别省市：