BRPI1105606A2

BRPI1105606A2 - Multimodal loading of hierarchical anode

Info

Publication number: BRPI1105606A2
Application number: BRPI1105606-1A
Authority: BR
Inventors: A. Friesen Cody; Krishnan Ramkumar
Original assignee: Fluidic, Inc
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2017-11-07
Also published as: CN202695667U; JP5908251B2; FR2967525B3; DE202011051993U1; FR2967525A3; AU2011101611A4; JP2012178331A; US8911910B2; US20120139496A1; AU2011101611B4

Abstract

a presente invenção refere-se a um sistema de célula eletroquí- mica compreendendo pelo menos uma célula eletroquímica configurada para ser conectada a uma fonte de energia para recarregar a célula. o sistema de célula eletroquímica compreende uma pluralidade de eletrodos e de corpos de eletrodo na mesma. o sistema de célula eletroquímica também compre- ende um sistema de comutação configurado para permitir modificações da configuração de anodos e catodos durante o carregamento da célula eletro- química, e um controlador configurado para controlar o sistema de comuta- ção. o controlador é configurado para aplicar seletivamente a corrente elétri- ca a um número diferente dos ditos corpos de eletrodo com base no pelo menos um parâmetro de entrada de maneira a ajustar uma taxa e densidade do crescimento do combustível de metal eletrodepositado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CARREGAMENTO MULTIMODO DE ANODO HIERÁRQUICO".

Referência Cruzada com Pedidos Relacionados O presente pedido reivindica prioridade do Pedido de Patente Provisório U.S. de Série Nb 61/414,579, cuja descrição encontra-se incorporada ao presente a guisa de referência.

Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um sistema de célula eletroquí-mica recarregável.

Antecedentes da Invenção As células eletroquímicas são bem conhecidas. Uma célula ele-troquímica inclui um anodo ou eletrodo de combustível no qual ocorre uma reação de oxidação de combustível, um catodo ou eletrodo oxidante no qual ocorre uma reação de redução oxidante, e um meio condutivo ionicamente para suportar o transporte de íons. Em algumas células de metal-ar, tais como aquelas descritas nos Pedidos de Patente U.S. Séries NQ 12/385,489 (publicado como Publicação de Pedido de Patente U.S. Nb 2009/0284229) e 12/901,410 (publicado como Publicação de Pedido de Patente U.S. Nb 2011/0086278) cujas descrições encontram-se incorporadas ao presente a guisa de referência, o eletrodo de combustível compreende uma pluralidade de corpos de eletrodo estruturados, nos quais o combustível de metal é reduzido e eletrodepositado.

Os sistemas de célula eletroquímica podem compreender uma pluralidade de células eletroquímicas. Em alguns sistemas de célula eletroquímica, o eletrodo de combustível da primeira célula pode ser acoplado a um primeiro terminal, o eletrodo oxidante de cada célula dentro do sistema de célula pode ser conectado ao eletrodo de combustível da célula subsequente, e o eletrodo oxidante da ultima célula na série pode ser conectado ao segundo terminal. Portanto, é criada uma diferença potencial dentro de cada célula individual, e como essas células são acopladas em série, é gerada uma diferença potencial cumulativa entre o primeiro e segundo terminais. Esses terminais conectam a uma carga L, criando uma diferença po- tencial que aciona corrente.

Dentre outras coisas, a presente invenção se empenha em fornecer uma arquitetura mais eficiente e eficaz para recarregar e descarregar células eletroquímicas e sistemas de célula eletroquímica.

Sumário da Invenção De acordo com uma modalidade da presente descrição, uma célula eletroquímica inclui um eletrodo de combustível compreendendo uma série de corpos de eletrodo permeáveis arranjados em relação afastada, um eletrodo oxidante afastado do eletrodo de combustível, e um eletrodo de carregamento selecionado do grupo consistindo em (a) o eletrodo oxidante, (b) um terceiro eletrodo afastado do eletrodo de combustível e do eletrodo oxidante, e (c) uma parte do eletrodo de combustível. A célula eletroquímica também inclui um meio ionicamente condutível contatando os eletrodos, e um controlador de carga / descarga acoplado a uma pluralidade de corpos de eletrodo do eletrodo de combustível. O controlador de carga / descarga é configurado para aplicar uma corrente elétrica entre o eletrodo de carregamento e pelo menos um dos corpos de eletrodo permeáveis, com o eletrodo de carregamento funcionando como um anodo e o pelo menos um corpo de eletrodo permeável funcionando como um catodo, de maneira que os íons de combustível de metal redutível no meio ionicamente condutível sejam reduzidos e eletrodepositados como combustível de metal na forma oxidável no pelo menos um corpo de eletrodo permeável, de maneira que a dita ele-trodeposição ocasione o crescimento do combustível de metal dentre os corpos de eletrodo permeáveis, o combustível de metal eletrodepositado estabelecendo conexões elétricas entre os corpos de eletrodo permeáveis. O controlador de carga / descarga é configurado para aplicar seletivamente a corrente elétrica a um número diferente dos ditos corpos de eletrodo permeáveis, cada um funcionando como um catodo, baseado pelo menos em um parâmetro de entrada de modo a ajustar uma taxa e densidade do crescimento do combustível de metal eletrodepositado.

De acordo com outra modalidade da presente descrição, é fornecido um método de recarga de uma célula eletroquímica. A célula eletro- química inclui um eletrodo de combustível compreendendo uma série de corpos de eletrodo permeáveis arranjados em relação afastada, um eletrodo oxidante afastado do eletrodo de combustível, e um eletrodo de carregamento selecionado do grupo consistindo em (a) o eletrodo oxidante, (b) um terceiro eletrodo afastado do eletrodo de combustível e do eletrodo oxidante, e (c) uma parte do eletrodo de combustível. A célula eletroquímica também inclui um meio ionicamente condutível contatando os eletrodos, e um controlador de carga / descarga acoplado a uma pluralidade de corpos de eletrodo do eletrodo de combustível. O controlador de carga / descarga é configurado para aplicar uma corrente elétrica entre o eletrodo de carregamento e pelo menos um dos corpos de eletrodo permeáveis, com o eletrodo de carregamento funcionando como um anodo, e o pelo menos um corpo de eletrodo permeável como um catodo, de maneira que os íons de combustível de metal redutíveis no meio ionicamente condutível sejam reduzidos e eletrodepo-sitados como combustível de metal na forma ionizável no pelo menos um corpo de eletrodo permeável, de maneira que a dita eletrodeposição ocasione o crescimento do combustível de metal dentre os corpos de eletrodo permeáveis com o metal eletrodepositado estabelecendo uma conexão elétrica entre os corpos de eletrodo permeáveis. O controlador de carga / descarga é configurado para aplicar seletivamente a corrente elétrica a um número diferente dos ditos corpos de eletrodo permeáveis baseado em pelo menos um parâmetro de entrada de maneira a ajustar uma taxa e densidade do crescimento do combustível de metal eletrodepositado. O método inclui selecionar, com base pelo menos em pelo menos um parâmetro de entrada, entre o modo de crescimento progressivo de densidade mais alta e um modo de crescimento de taxa mais alta. O método também inclui o carregamento de célula eletroquímica com base no modo de crescimento progressivo de densidade mais alta selecionado e no modo de crescimento de taxa mais alta. No modo de crescimento progressivo de densidade mais alta o dito carregamento compreende aplicar a corrente elétrica a um terminal um dos corpos de eletrodo permeáveis, com o eletrodo de carregamento funcionando como o anodo e o corpo de eletrodo permeável fun- cionando como o catodo, de maneira que os íons de combustível de metal redutíveis sejam reduzidos e eletrodepositados como combustível de metal na forma oxidável no corpo de eletrodo permeável terminal. A eletrodeposi-ção ocasiona o crescimento do combustível de metal dentre os corpos de eletrodo permeáveis de maneira que o combustível de metal eletrodeposita-do estabeleça uma conexão elétrica entre o corpo de eletrodo terminal e o corpo de eletrodo permeável subsequente com a ocorrência da dita redução e deposição em cada corpo de eletrodo permeável subsequente ao estabelecer a dita conexão elétrica. No modo de crescimento de taxa mais alta, o dito carregamento compreende aplicar a corrente elétrica simultaneamente a uma pluralidade dos ditos corpos de eletrodo, com o eletrodo de carregamento funcionando como o anodo e cada da pluralidade de corpos de eletrodo funcionando como catodos, de maneira que os íons de combustível de metal redutíveis sejam reduzidos e eletrodepositados como combustível de metal na forma oxidável no corpo de eletrodo permeável terminal, a dita ele-trodeposição ocasionando o crescimento do combustível de metal entre os corpos de eletrodo permeáveis. O método também inclui desconectar a corrente elétrica para interromper o carregamento.

Outros objetivos, aspectos e vantagens da presente invenção se tornaram claros a partir da descrição detalhada que se segue, dos desenhos que a acompanham e das reivindicações em anexo.

Breve Descrição dos Desenhos A figura 1 ilustra uma vista em corte transversal de um sistema de célula eletroquímica que inclui duas células eletroquímicas; figura 2 ilustra uma vista explodida do sistema de célula eletroquímica da figura 1; figura 3 ilustra um porta-eletrodo de uma das células eletroquímicas da figura 1; figura 4 ilustra o porta-eletrodo da figura 3, retendo um eletrodo de combustível e uma pluralidade de espaçadores conectados ao porta-eletrodo; figura 5 ilustra um dos espaçadores da figura 4 em maior deta- lhe; figura 6 ilustra uma conexão entre os espaçadores da figura 5 e o porta-eletrodo da figura 3 em maior detalhe; figura 7 ilustra esquematicamente as conexões elétricas entre a célula eletroquímica e o fornecimento de carga ou energia externo de acordo com uma modalidade de um sistema de célula de acordo com a presente invenção; figura 8 ilustra esquematicamente as conexões elétricas entre a célula eletroquímica e um fornecimento de carga ou energia externo de a-cordo com uma modalidade de um sistema de célula de acordo com a presente invenção; figura 9 ilustra esquematicamente um sistema de comutação de acordo com uma modalidade do sistema de célula da figura 8; figura 10 ilustra esquematicamente um sistema de comutação de acordo com outra modalidade do sistema de célula da figura 8; figura 11 ilustra esquematicamente um sistema de comutação de acordo com outra modalidade do sistema de célula da figura 8; figuras 12A a C ilustram esquematicamente as modalidades das figuras 9 a 11 compreendendo adicionalmente uma pluralidade de células de um sistema de comutação de acordo com outra modalidade da célula da figura 8; figura 13 ilustra esquematicamente um sistema de comutação similar à modalidade da figura 11, também compreendendo um controlador; figura 14 ilustra um fluxograma ilustrando uma modalidade de um método de carregamento de célula, de acordo com a presente invenção; figura 15 ilustra um fluxograma ilustrando uma modalidade de um método de descarga de célula; figura 16 ilustra esquematicamente um sistema de comutação de acordo com outra modalidade da célula da figura 8; e figura 17 ilustra um fluxograma ilustrando uma modalidade de um algoritmo para carregar a célula, de acordo com a presente invenção. Descrição Detalhada das Modalidades Ilustradas da Invenção As figuras 1 e 2 ilustram um sistema de célula eletroquímica 100 que inclui duas células eletroquímicas 10 de acordo com uma modalidade da invenção. Conforme ilustrado, cada célula 10 inclui um eletrodo de combustível 12, e um eletrodo oxidante 14 que é espaçado do eletrodo de combustível 12. O eletrodo de combustível 12 suportado por um porta-eletrodo 16. O sistema eletroquímico 100 também inclui uma cobertura 19 que é usada para cobrir as células eletroquímicas 10 em um lado do sistema 100, enquanto um dos porta-eletrodos 16 é usado para cobrir o lado oposto do sistema 100, conforme ilustrado na figura 1.

Em uma modalidade, o eletrodo de combustível 12 é um eletrodo de combustível de metal que funciona como um anodo quando a célula 10 opera no modo de descarga, ou gerando eletricidade, conforme comentado mais detalhadamente abaixo. Em uma modalidade, o eletrodo de combustível 12 pode compreender uma pluralidade de corpos de eletrodo permeáveis 12a a d, tais como telas que são feitas de qualquer formação capaz de capturar e reter, através de eletrodeposição, ou de outra maneira, partículas ou íons de combustível de metal de um meio ionicamente condutível que circule na célula 10, conforme comentado mais detalhadamente abaixo. Os componentes da célula 10 incluindo, por exemplo, o eletrodo de combustível 12, os corpos de eletrodo permeáveis 12a a d dos mesmos, e o eletrodo oxidante 14, podem ter qualquer construção ou configuração adequada, incluindo, mas não se limitando a serem construídos de Níquel ou ligas de Níquel (Cobalto de Níquel, Ferro de Níquel, Cobre de níquel (isto é Monel) ou su-perligas), Cobre ou ligas de Cobre, latão, bronze, ou qualquer outro metal adequado. Em uma modalidade, pode ser aplicado um filme catalisador em parte dos ou em todos os corpos de eletrodo permeáveis 12a a d e/ou eletrodo oxidante 14, e ter um material de superfície alto que possa ser feito de parte dos materiais acima descritos. Em uma modalidade, o filme catalisador pode ser formado por técnicas tais como, spray térmico, spray de plasma, eletrodeposição, ou qualquer outro método de revestimento de partícula. O combustível pode ser um metal, tal como ferro, zinco, alumínio, magnésio, ou lítio. Por metal, esse termo pretende englobar todos os elementos relacionados aos metais na tabela periódica, incluindo, mas não se limitando a metais álcali, metais alcalinoterrosos, lantanídeos, actinídeos, e metais de transição, seja em forma atômica, molecular (incluindo híbridos de metal) ou liga quando coletados no copo de eletrodo. Contudo, a presente invenção não pretende ser limitada por qualquer combustível específico, e outros podem ser usados. Esse combustível pode ser fornecido para a célula 10 como partículas suspensas no meio ionicamente condutível. Em algumas modalidades, pode ser utilizado um combustível hibrido de metal na célula 10. O meio ionicamente condutível pode ser uma solução aquosa. Exemplos de meio adequado incluem soluções aquosas compreendendo ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido nítrico, hidróxido de potássio, hidróxido de sódio, cloreto de sódio, nitrato de potássio, ou cloreto de lítio. O meio pode também usar um solvente não aquoso ou um líquido iônico. Na modalidade não limitativa aqui descrita, o meio é hidróxido de potássio aquoso. Em uma modalidade, o meio ionicamente condutível pode compreender um ele-trólito. Por exemplo, pode ser usada uma solução líquida convencional ou eletrólito semissólido, ou pode ser usado um líquido iônico em temperatura ambiente, conforme mencionado no Pedido de Patente U.S, Nb 12/776/962 (publicado como Publicação do Pedido de Patente U.S. Nb 2010/0285375, cuja descrição encontra-se inteiramente incorporada ao presente. Em uma modalidade onde o eletrólito é semissólido, podem ser utilizados os filmes eletrólito no estado poroso sólido (isto é, em uma estrutura frouxa. O combustível pode ser oxidado em um eletrodo de combustível 12 quando o eletrodo de combustível 12 estiver operando como um anodo, e um oxidante, tal como oxigênio, pode ser reduzido no eletrodo oxidante, 14 quando o eletrodo oxidante 14 estiver operando como um catodo, que é quando a célula 10 é conectada a uma carga L e a célula 10 está no modo de geração de descarga ou eletricidade, conforme comentado em detalhe adicional acima. As reações que ocorrem durante o modo de descarga podem gerar precipitados de subproduto, por exemplo, espécies de combustível redutível, no meio ionicamente condutível. Por exemplo, nas modalida- des onde combustível seja zinco, pode ser gerado óxido de zinco como precipitado de subproduto / espécies de combustível redutível. O zinco ou outro metal oxidado pode ser também suportado por, oxidado ou dissolvido na solução eletrolítica, sem formar um precipitado (por exemplo, zincato pode ser uma espécie de combustível redutível solúvel permanecendo no combustível). Durante o modo de recarga, que é comentado mais detalhadamente abaixo a espécie de combustível redutível, por exemplo, óxido de zinco, pode ser reduzido de maneira reversível e depositado como o combustível, por exemplo, zinco, pelo menos em uma parte do eletrodo de combustível 12 que funciona como um catodo durante o modo de recarga. Durante o modo de recarga, ou o eletrodo oxidante 14 ou um eletrodo de descarga separado 70 (que pode ser de construção ou configuração similar aos corpos de eletrodo permeáveis 12a a d em algumas modalidades), e/ou outra parte do eletrodo de combustível 12, conforme descrito abaixo, funciona como o ano-do. A comutação entre os modos de descarga e recarga está comentada em detalhes abaixo. O porta-eletrodo 16 define uma cavidade 18 na qual o eletrodo de combustível 12 é preso. O porta-eletrodo 16 também define uma entrada 20e uma saída 22 para a célula 10. A entrada 20 é configurada para permitir que o meio ionicamente condutível entre na célula 10 e/ou recircule através da célula 10. A entrada 20 pode ser conectada à cavidade 18 por via de um canal de entrada 24, e a saída 22 pode ser conectada à cavidade 18 por via de um canal de saída 26. Conforme ilustrado na figura 3, o canal de entrada 24 e o canal de saída 26 podem fornecer um caminho tortuoso sinuoso através do qual o meio ionicamente condutível pode fluir. O caminho sinuoso definido pelo canal de entrada 24 preferivelmente não inclui quaisquer cantos afiados nos quais o fluxo do meio possa se tornar estagnado ou nos quais quaisquer particulados nomeio possam coletar. Conforme comentado adicionalmente em detalhe abaixo, a extensão dos canais 24, 26 pode ser projetada para fornecer um aumento de resistência iônica entre as células que são fluidamente conectadas em série.

Para cada célula 10, um membro de ligação permeável 17 pode ser ligado entre as superfícies de vedação nos porta-eletrodos 16 e/ou a cobertura 19, conforme apropriado, para circundar pelo menos o eletrodo de combustível 12 na cavidade 18. O membro de vedação 17 também cobre os canais de entrada e de saída 24, 26. O membro de vedação 17 é não condu-tivo e eletronicamente inerte, e é preferivelmente projetado para ser permeável ao meio ionicamente condutível na direção ortogonal (isto é através de sua espessura) sem permitir transporte lateral do meio ionicamente condutível. Isso possibilita que o meio ionicamente condutível permeie através do membro de vedação 17 para possibilitar a condutividade de íon com o eletrodo oxidante 14 no lado oposto para suportar as reações eletroquímicas, sem "wicking" o meio ionicamente condutível lateralmente para fora da célula 10. Alguns poucos exemplos não limitativos de um material adequado para o membro de vedação 17 são EPDM e TEFLON®.

Na modalidade ilustrada, a cavidade 18 tem uma seção transversal geralmente retangular, ou quadrada, que se equipara substancialmente ao formato do eletrodo de combustível 12. A cavidade 18 pode ser conectada no canal de entrada 24 por uma pluralidade de entradas 34 de maneira que quando o meio ionicamente condutível e os precipitados ou espécie de combustível redutível entra na cavidade 18, o meio ionicamente condutível e o combustível são distribuídos ao longo de um lado do eletrodo de combustível 12. Em algumas modalidades, um lado da cavidade 18, especialmente, o lado da cavidade 18 que é conectado ao canal de entrada 24, pode incluir uma pluralidade de zonas de fluidificação, conforme descrito no Pedido de Patente U.S. Nb 12/901,410, cuja descrição encontra-se inteiramente incorporada ao presente a guisa de referência. Em outras modalidades, o meio ionicamente condutível pode entrar na cavidade 18 através de um difusor, conforme descrito no Pedido de Patente Provisório U.S. Nb 61/301,377, agora convertido para Pedido de Patente U.S. Nb 13/018,923 (publicado como Publicação de Pedido de Patente U.S. Nb 2011/0189551), cujas descrições encontram-se inteiramente incorporadas ao presente a guisa de referência. Em várias modalidades, o meio ionicamente condutível pode fluir em paralelo ou em série através de uma pluralidade de células 10. Em algumas moda- lidades, o meio ionicamente condutível pode utilizar uma combinação de fluxos paralelo e em série. Além disso, em várias modalidades o meio ionicamente condutível pode fluir em uma taxa variante, e mesmo fluir intermitentemente (isto é por algum tempo) durante a operação de uma ou mais células 10.

Conforme ilustrado na figura 4, uma pluralidade de espaçadores 40, cada um dos quais se estende através do eletrodo de combustível 12 em uma relação espaçada entre si, pode ser conectada ao porta-eletrodo 16 de maneira que o eletrodo de combustível 12 possa ser preso no lugar com relação ao porta-eletrodo 16 e ao eletrodo oxidante 14. Em uma modalidade, a pluralidade de corpos de eletrodo permeáveis 12a a d, conforme ilustrado na figura 2, pode ser separada por conjuntos da pluralidade de espaçadores 40, de maneira que cada conjunto de espaçadores 40 seja posicionado entre os corpos de eletrodo adjacentes para isolar eletricamente os corpos de eletrodo 12a a d um do outro. Dentro de cada conjunto de espaçadores 40 entre os corpos de eletrodo adjacentes, os espaçadores 40 são posicionados em uma relação afastada em uma maneira que cria as chamadas "faixas de fluxo" 42 entre os mesmos, conforme comentando adicionalmente em maior detalhe abaixo. As faixas de fluxo 42 são tridimensionais e são dotadas de uma altura que é substancial mente igual à altura dos espaçadores 40. Em uma modalidade, os espaçadores 40 podem ser fornecidos por uma estrutura única que tem recortes correspondentes às faixas de fluxo. Em uma modalidade as faixas de fluxo 42 podem incluir uma estrutura de espuma ou do tipo colmeia que é configurada para permitir que o meio ionicamente condutível flua através da mesma. Em uma modalidade, as faixas de fluxo 42 podem incluir um arranjo de pinos que são configurados para interromper o fluxo de um meio ionicamente condutível através das faixas de fluxo. Em uma modalidade, a estrutura, os espaçadores 40, as faixas de fluxo 42, e/ou outros elementos da célula 10 podem ser definidos por plástico formado por moldagem por injeção, ou epóxi / material de isolamento formado usando processos químicos. A modalidade ilustrada não pretende ser de nenhum modo limitada.

Os espaçadores 40 são não condutivos e eletronicamente inertes de modo que os mesmos são inativos com relação às reações eletro-químicas na célula 10. Os espaçadores 40 são preferivelmente dimensionados de maneira que quando são conectados ao porta-eletrodo 16, os espaçadores 40 estejam em tensão, o que permite que os espaçadores 40 pressionem contra o eletrodo de combustível 12, ou um dos corpos de eletrodo 12a a 12c, de modo a prender o eletrodo de combustível 12 ou os corpos dos mesmo em uma relação plana com relação ao porta-eletrodo 16. Os espaçadores 40 podem ser feitos de material plástico, tais como polipropileno, polietileno, "noryl", fluoropolímero, etc. que permita que os espaçadores 40 sejam conectados ao porta-eletrodo 16 em tensão. Em várias modalidades, os espaçadores 40 podem ser fixados juntos por técnicas tais como (mas não limitada a) ligação térmica, ligação química, ou soldagem / ligação ul-trassônica.

Na modalidade ilustrada na figura 1, cada espaçador tem uma parte central alongada 44, e uma parte de conexão moldada 46 em cada extremidade. As partes de conexão moldadas 46 são configuradas para serem presas pelas aberturas 48 tendo formatos substancialmente similares no porta-eletrodo 16, conforme ilustrado na figura 6. Na modalidade ilustrada, as partes moldadas 46 e as aberturas 48 são dotadas de formato substancialmente triangular, apesar do formato ilustrado não pretender ser limitado de modo algum. O formato substancialmente triangular fornece as superfícies 50 nos lados opostos da parte alongada 44 do espaçador 40 que são configuradas para contatar as superfícies 52 correspondentes no porta-eletrodo 16. Como as superfícies 50, 52 são anguladas com relação a um eixo geométrico principal MA da parte alongada 44 do espaçador 40 e a tensão no espaçador 40 serão ao longo do eixo geométrico principal MA, as forças criadas pela tensão podem ser distribuídas através de uma superfície maior, conforme comparado a uma parte moldada tendo um formato circular ou quadrado com a mesma área.

Um dos espaçadores 40 foi conectado ao porta-eletrodo 16 por via das partes de extremidade 46, as faixas de fluxo 42 são definidas através da cavidade 18 do porta-eletrodo 16. Os espaçadores são configurados essencialmente para vedarem uma faixa de fluxo 42a de um faixa de fluxo adjacente 42b, que é separado por um dos espaçadores 40 de maneira que o meio ionicamente condutível seja guiado para geral mente fluir substancialmente em uma direção. Especificamente, o meio ionicamente condutível pode geral mente fluir em uma primeira direção FD através do eletrodo de combustível 12, do canal de entrada 24 para o canal de saída 26. É gerada uma queda de pressão adequada entre o canal de entrada 24 e as entradas 34 de maneira que o meio ionicamente condutível possa fluir através da cavidade 18 e para o canal de saída 26, mesmo quando a célula 10 é orientada de maneira que o fluxo seja substancialmente para cima e contra a gravidade. Em uma modalidade, o meio ionicamente condutível pode também permear através do eletrodo de combustível 12, ou em um corpo de eletrodo permeável individual 12a 12d, em uma segunda direção SD e para uma faixa de fluxo que esteja no lado oposto do eletrodo de combustível 12 ou do corpo de eletrodo permeável 12a 12d.

Conforme ilustrado na modalidade da figura 7, o eletrodo de combustível 12 da célula 10 no sistema de célula eletroquímica 100 pode ser seletivamente conectado a uma carga L externa de maneira que os eletrodos fornecidos pelo combustível como o combustível seja oxidado no eletrodo de combustível 12 possa fluir para a carga externa L. Um sistema de comutação 60 compreendendo uma pluralidade de comutadores, pode ser conectar eletricamente de maneira seletiva cada um dos corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d do eletrodo de combustível 12, e pode também conectar seletivamente os corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d no eletrodo oxidante 14. Conforme ilustrado, em algumas modalidades o sistema de célula eletroquímica 100 pode também compreender outras células 10. Em uma modalidade, o sistema de comutação 60 pode compreender um sistema seletor terminal 62 configurado para acoplar e desacoplar a carga externa L para uso na descarga da célula 10, ou acoplar e desacoplar uma fonte de energia PS para carregar a célula 10. Em outra modalidade o sistema de comutação 60 e o sistema seletor terminal 62 podem ser separados, mas, em uma modalidade, podem se comunicar entre si. O sistema de comutação 60 está comentado mais detalhadamente abaixo. O eletrodo oxidante 14 funciona como um catodo quando o eletrodo oxidante é conectado à carga externa L e a célula 10 operam no modo de descarga. Quando funciona como um catodo, o eletrodo oxidante 14 é configurado para receber elétrons da carga externa L e reduzir um oxidante que contata o eletrodo oxidante 14. O oxidante pode ser qualquer espécie de oxidante disponível para oxidação no eletrodo de descarga. Por exemplo, a espécie pode ser um íon livre ou um íon ligado a ou coordenado com outros íons ou componentes no meio ionicamente condutível. Em uma modalidade, o eletrodo oxidante 14 compreende um eletrodo de aspiração de ar e o oxidante compreende oxigênio no ar circundante. O oxidante pode ser distribuído para o eletrodo oxidante 14 por um sistema de transporte passivo. Por exemplo, quando o oxigênio presente no ar ambiente for o oxidante, simplesmente expondo o eletrodo oxidante 14 ao ambiente por via de aberturas na corrente elétrica, tal como as aberturas que são fornecidas pelas ranhuras 54 na cobertura 19 e as ranhuras 56 no porta-eletrodo 16 fornecidas no centro do sistema de célula eletroquímica 100, pode ser suficiente para ilustrar difusão / permeação de oxigênio no eletrodo oxidante 14. Podem ser usados outros oxidantes adequados e as modalidades aqui descritas não estão limitadas ao uso de oxigênio como o oxidante. Uma junta periférica 15 pode ser posicionada entre a periferia do eletrodo oxidante 14 e a cobertura 19 ou porta-eletrodo 16, conforme apropriado, para evitar que o meio ionicamente condutível vaze ao redor do eletrodo oxidante 14 e na área das ranhuras 54, 56 para exposição de ar.

Em outras modalidades, pode ser usada uma bomba, como, por exemplo, um insuflador, para distribuir o oxidante para o eletrodo oxidante 14 sob pressão. A fonte de oxidação pode ser uma fonte contendo oxidante. Em uma modalidade, o oxigênio pode ser reciclado da célula 10, conforme descrito no Pedido de Patente U.S. Ne 12/549,61 (publicado como Publicação de Pedido de Patente U.S. Ne 2010/0119895, cuja descrição encontra-se inteiramente incorporada ao presente a guisa de referência. Do mesmo modo, quando o oxidante é oxigênio do ar ambiente, a fonte oxidante pode ser amplamente considerada como o mecanismo de distribuição, seja passivo ou ativo (por exemplo, bombas, insufladores, etc.), pelos quais é permitida o fluxo de ar para o eletrodo oxidante 14. Portanto, o termo "fonte oxidante" pretende englobar tanto os oxidantes contidos e/ou arranjos para distribuir passiva ou ativamente oxigênio do ar ambiente para o eletrodo oxidante 14. A eletricidade pode ser retirada da carga externa L gerada quando é reduzido o oxidante no eletrodo oxidante 14, embora o combustível no eletrodo de combustível 12 seja oxidado para uma forma oxidada. O potencial elétrico da célula 10 é esgotado uma vez que o combustível no eletrodo de combustível 12 é totalmente oxidado ou oxidação é interrompida devido à passivação do eletrodo do combustível. Uma parte do sistema de comutação 60 pode ser posicionada entre o eletrodo oxidante 14 e a carga L de maneira que o eletrodo oxidante 14 possa ser conectado e desconectado da carga L, conforme desejado. Novamente, maiores detalhes sobre o sistema de comutação 60, e a configuração elétrica do mesmo, estão fornecidos abaixo.

Para limitar ou eliminar a evolução de hidrogênio no eletrodo de combustível 12 durante o modo de descarga e durante períodos de tempo aquiescentes (circuito aberto), podem ser adicionados sais para retardar tal reação. Podem ser usados sais de estanho, chumbo, cobre, mercúrio, índio, bismuto ou quaisquer outros materiais tendo um alto sobrepotencial de hidrogênio. Além disso, podem ser adicionados sais de tartarato, fosfato, citra-to, succinato, amônio e outros aditivos de eliminação de evolução de hidrogênio. Em uma modalidade, podem ser usadas as ligas de combustível de metal, tal como AL/Mg para eliminar a evolução de hidrogênio. Podem ser também ou alternativamente adicionados outros aditivos ao meio ionicamen-te condutível, incluindo, mas não se limitando aos aditivos que aumentam o processo de eletrodeposição de combustível de metal no eletrodo de combustível 12, tal como descrito no Pedido de Patente Provisório U.S. N° 61/304,928, agora convertido no Pedido de Patente U.S de Série N° 13/018,496, cuja descrição encontra-se inteiramente incorporada ao presente a guisa de referência.

Após o combustível na célula 10 ter sido inteiramente oxidado, ou sempre que for desejado regenerar o combustível dentro da célula 10 pela redução de íons de combustível oxidado de volta para o combustível, o eletrodo de combustível 12 e o eletrodo oxidante 14 podem ser desacopla-dos da carga externa L, e acoplados a uma fonte de energia PS. Conforme observado acima, tais conexões podem ser feitas, por exemplo, com o uso do sistema de comutação 60 e do sistema seletor terminal 62. A fonte de energia PS é configurada para carregar a célula 10 pela aplicação de uma diferença potencial entre o eletrodo de combustível 12 e o eletrodo oxidante 14 de maneira que a espécie redutível do combustível seja reduzida e eletrodepositada pelo menos em um dos corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d e a reação de oxidação correspondente ocorre no eletrodo oxidante 14, que é tipicamente oxidação de uma espécie oxidá-vel para desenvolver oxigênio, que pode ser "off-gassed" da célula 10. Em uma modalidade em que o oxigênio é o oxidante, os íons de oxigênio na solução eletrolítica aquosa são oxidados. Os íons de oxigênio podem ser disponíveis de um óxido do combustível (por exemplo, ZnO quando o combustível for zinco), íons de hidróxido (OH), ou moléculas de água (H20). Conforme descrito em detalhe no Pedido de Patente U.S, Série Nb 12/385,489, cuja descrição encontra-se incorporada ao presente a guisa de referência, em uma modalidade apenas um dos corpos de eletrodo permeáveis, tal como o 12a, está em contato com a fonte de energia PS de maneira que o combustível reduza no corpo de eletrodo permeável e cresça progressivamente para e nos outros corpos de eletrodo permeáveis 12b a 12d, um por um. O sistema de comutação 60 pode controlar como os corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d e o eletrodo oxidante 14 participam nas reações ele-troquímicas da célula, conforme descrito em maior detalhe abaixo. A figura 8 ilustra uma modalidade onde um eletrodo de carga separado 70 da célula 10 no sistema de célula eletroquímica 100 é fornecido para funcionar como o eletrodo de carregamento, em vez do eletrodo oxi- dante 14. Novamente, em algumas modalidades outras células 10 podem ser parte do sistema de célula eletroquímica 100, conforme ilustrado. Conforme ilustrado na figura 2, o eletrodo de carga separado 70 pode ser posicionado entre o eletrodo de combustível 12 e o eletrodo oxidante 14, com o espaçador 72 e o membro de vedação 17 estando posicionados entre o eletrodo de carregamento separado 70 e o eletrodo oxidante 14. O espaçador 72 é não condutivo e tem aberturas através das quais pode fluir o meio ioni-camente condutível.

Na modalidade descrita acima com respeito à figura 7, o eletrodo oxidante 14 funciona como o catodo durante a geração / descarga de energia, e como o anodo durante o carregamento, conforme descrito acima. Na figura 8, o eletrodo oxidante 14 permanece o catodo durante a geração / descarga de energia, mas pode ser desconectado durante o carregamento, embora o eletrodo de carregamento separado 70 seja conectado à fonte de energia PS para funcionar como o anodo. Durante a geração de corrente, o combustível no eletrodo de combustível 12 é oxidado, gerando elétrons que são conduzidos para energizar a carga L e então conduzidos para o eletrodo oxidante 14 para redução do agente oxidante (conforme comentado mais detalhadamente acima). Nas modalidades que compreendem eletrodo de carregamento separado 70, o sistema de comutação 60 pode controlar como os corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d, o eletrodo oxidante 14, e o eletrodo de carregamento separado 70 participam nas reações eletroquímicas da célula, conforme está descrito mais detalhadamente abaixo. É também possível em qualquer modalidade da invenção aplicar o potencial catódico a qualquer ou a todos os corpos de eletrodo 12a a 12d do eletrodo de combustível 12, em vez de apenas produzir crescimento progressivo corpo por corpo. O crescimento progressivo emanando de um terminal é vantajoso porque fornece mais densidade do combustível eletrode-positado. Especificamente, o crescimento nos corpos de eletrodo conectados anteriormente continua à medida que cada corpo subsequente é conectado pelo crescimento progressivo. Essa e outras vantagens estão comentadas mais detalhadamente no Pedido de Patente U.S. Série Ne 12/385,489, cuja descrição encontra-se incorporada ao presente a guisa de referência. Com os corpos de eletrodo submetidos ao mesmo potencial, o crescimento apenas ocorrer até que ocorra um curto-circuito entre o eletrodo de carregamento, que é o eletrodo oxidante 14 na modalidade da figura 7 e o eletrodo de carregamento separado 70 na modalidade da figura 8, e o corpo de eletrodo próximo ao mesmo. Portanto dessa maneira, é possível ter um crescimento mais rápido, mas menos denso, que pode ser responsável para determinadas necessidades de recarga.

As modalidades ilustradas nas figuras 7 e 8 não devem ser consideradas de nenhum modo limitativas e são fornecidas como exemplos não limitativos de como a célula 10 pode ser configurada para ser recarregável. O modo de recarga da presente invenção, no contexto do sistema de comutação 60, está comentado mais detalhadamente abaixo. Como outro exemplo, o Pedido de Patente U.S. Série Ns 12/885,268 (publicado como Publicação do Pedido de Patente U.S N° 2011/0070506), depositado em 17 de setembro de 2010, cuja descrição encontra-se inteiramente incorporada ao presente a guisa de referência, descreve modalidades de um sistema de célula eletroquímica recarregáveis com modo de comutação de carga / descarga nas células.

Voltando à figura 4, após o meio ionicamente condutível ter passado através do eletrodo de combustível 12, o meio pode fluir para o canal de saída 26 que esteja conectado às saídas 36 da cavidade 18 do porta-eletrodo 16 e da saída 22. A saída 22 pode ser conectada à entrada 20 nas modalidades onde o meio é re-circulado na célula 10, ou a uma entrada de uma célula adjacente, conforme comentado mais detalhadamente abaixo, quando uma pluralidade de células 10 é conectada fluidamente em série. Em uma modalidade, a saída 22 pode ser conectada a um recipiente para coletar o meio que tenha sido usado na célula 10. Novamente, em várias modalidades o fluxo do meio ionicamente condutível pode variar, por exemplo, fluindo através de uma pluralidade de células 10 em série ou paralelo, em uma taxa constante ou uma taxa variável, continua ou intermitentemente.

As células 10 ilustradas nas figuras 1 e 2 podem ser conectadas fluidamente em série. Detalhes das modalidades de células que são conectadas em série são fornecidos no Pedido de Patente U.S N° 12/631,484 (publicado como Publicação de Pedido de Patente U.S Ns 2010/0316935, depositado em 4 de dezembro de 2009, cuja descrição encontra-se inteiramente incorporada ao presente a guisa de referência. A saída 22 de uma primeira célula 10 pode ser conectada fluidamente na entrada 20 de uma segunda célula 10, e a saída 22 da segunda célula 10 pode ser conectada à entrada 20 de uma terceira célula, e assim por diante. Apesar da modalidade das figuras 1 e 2 ilustrar duas células 10, células adicionais podem ser empilhadas e fluidamente conectadas às células ilustradas. Devido aos caminhos sinuosos e tortuosos que são criados pelo canal de entrada 24 e o canal de saída 26, descritos acima e ilustrados nas figuras 3 e 4, a extensão das passagens de fluxo para o meio por via dos canais 24, 26 é maior do que a distância entre o eletrodo de combustível 12 e o eletrodo oxidante 14 em cada das células 10. Isso cria uma resistência iônica entre o par de células fluidamente conectadas que é maior do que uma resistência iônica dentro de uma célula individual 10. Isso pode reduzir ou minimizar a perda de resistência iônica interna da pilha de células 100, conforme comentado no Pedido de Patente U.S Ns 12/631,484.

Em uma modalidade de operação, o eletrodo de combustível 12, que já tenha combustível de metal depositado no mesmo é conectado à carga L e o eletrodo oxidante 14 é conectado à carga L. O meio ionicamente condutível entra na entrada 20 sob pressão positiva e flui através do canal de entrada 24, as entradas 34 da cavidade 18, e para as faixas de fluxo 42. O meio ionicamente condutível flui através dos corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d nas faixas de fluxo 42 definidas pelas partes centrais alongadas 22 dos espaçadores 40. O meio ionicamente condutível pode também permear através dos corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d do eletrodo do combustível 12. O meio ionicamente condutível contata simultaneamente o eletrodo de combustível 12 e o eletrodo oxidante 14, permitindo, desse modo, que o combustível oxide e conduza os elétrons para a carga L, embora a oxidação seja reduzida no eletrodo oxidante 14 por via dos elétrons que são conduzidos para o eletrodo oxidante 14 pela carga L. Após o meio ioni-camente condutível ter passado através das faixas de fluxo 42, o meio flui para fora da cavidade 18 por via das saídas 36 da cavidade 18, através do canal de saída 34, e fora da saída 22 da célula 10.

Quando o potencial da célula 10 tiver sido esgotado ou quando for desejável recarregar de outra maneira a célula 10, o eletrodo de combustível 12 é conectado ao terminal negativo da fonte de energia PS e o eletrodo de carregamento, que pode ser o eletrodo oxidante 14 do eletrodo de carregamento separado 70, é conectado ao terminal positivo da fonte de energia PS. Tais conexões podem ser novamente através do sistema de comutação 60, comentado abaixo. No modo de carregamento ou recarga, uma parte catodo do eletrodo de combustível 12 se torna o catodo e uma parte de anodo do eletrodo de combustível 12 e/ou do eletrodo de carregamento 14, 70 se torna o anodo, conforme está descrito mais detalhadamente abaixo. Pelo provimento de elétrons para uma parte catodo do eletrodo de combustível 12, os íons de combustível podem reduzir para combustível e redeposi-tar os corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d, conforme descrito mais detalhadamente abaixo, embora o meio ionicamente condutível circule através da célula 10 da mesma maneira conforme descrito acima com respeito ao modo de descarga.

As faixas de fluxo 42 fornecem direção e distribuição do meio ionicamente condutível através do eletrodo de combustível 12. As faixas de fluxo 42 podem também evitar que particulados assentem e/ou cubram os eletrodos. Quando a célula 10 está no modo de carregamento, a distribuição aperfeiçoada dos particulados através dos eletrodos de combustível 12 permite um depósito mais uniforme do combustível reduzido no eletrodo de combustível 12, que aperfeiçoa a densidade do com no eletrodo de combustível 12, e aumenta a capacidade e densidade de energia da célula 10, aumentando, desse modo, o ciclo de vida da célula 10. Além disso, tendo a habilidade para controlar a distribuição dos precipitados ou a reação do subproduto durante a descarga, pode ser evitada a passivação / depósito antecipado do subproduto no eletrodo de combustível 12. A passivação leva à utilização de combustível mais baixa e ciclo de vida mais baixo, que é indesejável.

Os exemplos das figuras 1 a 8 não são limitativos, e são fornecidos apenas para contexto para compreender os princípios gerais de uma modalidade das células 10 do sistema de célula 100. Pode ser usada qualquer construção ou configuração de célula. Tendo compreendido o sistema de célula fornecido, é voltada atenção para a configuração e operação do sistema de comutação 60 da invenção.

Conforme observado, durante o modo de carregamento para a célula 10, é aplicada uma diferença de potencial através dos eletrodos na célula 10. Apesar de ou o eletrodo oxidante 14 ou o eletrodo de carregamento separado 70 geralmente funcionar como o anodo durante o carregamento, pode ser aplicado um potencial anódico a outros eletrodos, tais como alguns corpos de eletrodo no eletrodo de combustível 12. Do mesmo modo, durante o carregamento pode ser inicialmente aplicado um potencial catódico no corpo eletrodo 12a do eletrodo de combustível 12, mas pode ser também inicialmente aplicado um ou mais de outros corpos de eletrodo permeáveis 12b a 12 d do eletrodo de combustível 12. Como tal, esses corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d do eletrodo de combustível 12 tendo um potencial catódico se comportam como um catodo durante a carga, e servem como um local de redução para uma espécie de combustível redutível, tal como os íons de combustível oxidados criados na célula durante a descarga.

Como a espécie de combustível redutível é reduzida naqueles corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d tendo o potencial catódico, o eletrodo oxidante 14 ou o eletrodo de carregamento separado 70 e/ou aqueles dos corpos de eletrodo permeáveis 12b a 12d tendo o potencial anódico irão oxidar uma espécie de oxigênio oxidável, tal como a espécie oxidante reduzida criada na célula durante a descarga. Portanto, quando a célula 10 é uma célula metal-ar, a espécie de combustível de metal redutível está sendo reduzida e eletrodepositada nos corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d do eletrodo de combustível 12, e a espécie de oxigênio oxidável está sendo oxidada para gás de oxigênio, que pode ser "off-gassed" da célula 10. Nessa modalidade, esses eletrodos e corpos de eletrodo tendo um potencial anódi-co podem ser considerados eletrodo de desenvolvimento de oxigênio (OEE).

Para determinar quais dos eletrodos (isto é, corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d; eletrodo oxidante 14 e/ou eletrodo de carregamento separado 70) são dotados de potenciais anódicos ou potenciais catódicos durante o carregamento, as conexões elétricas entre os mesmos podem ser controladas pelo sistema de comutação 60, conforme comentado mais detalhadamente abaixo.

Pode ser vantajoso para o crescimento de combustível que a diferença potencial usada para alterar a célula 10 seja aplicada entre os corpos adjacentes na célula 10, de maneira que um corpo de eletrodo tendo o potencial anódico esteja adjacente a um corpo de eletrodo tendo o potencial catódico. Uma vez que tenha ocorrido crescimento suficiente de combustível no corpo de eletrodo tendo o potencial catódico, o eletrodo tendo o potencial anódico pode alterar, de maneira que o corpo de eletrodo permeável que anteriormente estação de remoção de água parte de um conjunto de corpos de eletrodo tendo um potencial anódico possa se tronar parte de um conjunto de corpos de eletrodo tendo o potencial catódico. Em uma modalidade em que há N corpos de eletrodo permeáveis, a aplicação do potencial anódico da fonte de energia para os corpos de eletrodo permeáveis 2 para N e o eletrodo de carregamento possa compreender a conexão de todos os corpos de eletrodo mais o eletrodo de carregamento juntos ao mesmo tempo, então desconectar cada corpo de eletrodo de 2 a N em ordem. Alternativamente, na modalidade, a aplicação de um potencial anódico de uma fonte de energia para os corpos de eletrodo permeáveis de 2 a N e o eletrodo de carregamento poderiam compreender conectar e desconectar cada corpo de eletrodo e o eletrodo de carregamento individualmente em ordem (de maneira que o corpo 2 seja conectado ao potencial anódico, então seja desconectado e o eletrodo 3 seja conectado ao potencial anódico, e assim por diante até que o eletrodo de carregamento seja finalmente conectado para completar o crescimento).

Em uma modalidade, o eletrodo de carregamento pode ser me- ramente o último eletrodo a receber o potencial anódico durante o carregamento. Por exemplo, o eletrodo de carregamento podería ser o eletrodo oxi-dante ou um eletrodo separado. Quando o eletrodo de carregamento for um eletrodo separado, ele podería ter uma construção diferente dos corpos de eletrodo do eletrodo de combustível, ou poderia ser a mesma dos corpos de eletrodo permeáveis (isto é, apenas maus um corpo de eletrodo), exceto para o fato de que o crescimento do combustível durante o carregamento não continua após isso.

Na modalidade acima descrita ilustrada nas figuras 1 e 2, o carregamento progressivo cujo(s) eletrodo(s) é(são) dotado(s) do potencial a-nódico pode seguir o crescimento de combustível através de cada dos corpos de eletrodo permeáveis de 12a a 12d, de maneira que um eletrodo tendo um potencial anódico permaneça o corpo de eletrodo espaçado adjacente a um eletrodo tendo o potencial catódico. Conforme ilustrado nas modalidades das figuras que se seguem, o sistema de comutação 60 pode ser configurado para conectar seletivamente e desconectar os vários eletrodos e corpos de eletrodo para manter as posições adjacentes do potencial anódico e do potencial catódico.

As figuras 9 a 12 ilustram modalidades do sistema de comutação 60 da célula 10. A célula 10 pode ser conectada a uma fonte de energia PS, à carga L, ou a outras células 10 em série, através de um primeiro terminal 130 e um segundo terminal 140, em que o primeiro terminal 130 é negativo (catódico) durante a recarga, e o segundo terminal 140 é positivo (anódico) durante a recarga. Conforme ilustrado, a célula 10 tem um eletrodo de combustível 12 compreendendo corpos de eletrodo permeáveis de 12a a 12d, um eletrodo de carregamento 70, e um eletrodo oxidante 14. Em uma modalidade, a pluralidade de comutadores pode acoplar seletivamente pelo menos alguns dos corpos de eletrodo permeáveis 12b a 12d a uma fonte de energia, de maneira que a fonte de energia PS, para aplicação de um potencial anódico durante um modo de recarga da célula 10, no qual é aplicado um potencial catódico em pelo menos um corpo de eletrodo 12a, conforme será descrito mais detalhadamente abaixo.

Na figura 9, o sistema de comutação 60 inclui um comutador de desvio 150, configurado para fornecer uma conexão direta entre o primeiro terminal 130 e o segundo terminal 140. O comutador de desvio 150 pode ser similar àquele descrito no Pedido de Patente U.S. Série Ns 12/885,268, cuja descrição encontra-se inteiramente incorporada ao presente por referência. Uma célula 10 pode ser desviada com o comutador de desvio 150 por várias razões que afetam o desempenho da pilha.

Por exemplo, um curto-circuito entre o eletrodo de carregamento 70 e os corpos de eletrodo 12a a 12d tendo um potencial catódico durante a carga (detectado pela medição de voltagem conforme descrito abaixo) pode levar ao dispêndio de energia parasítica durante a carga. Um curto elétrico pode levar a uma queda repentina na voltagem entre o carregamento e os eletrodos de combustível à medida que a corrente é desviada entre os ele-tros de carregamento e de combustível. Outro exemplo é durante a descarga, onde qualquer célula 10 que tenha uma perda de cinética ou ôhmica mais alta afeta a eficiência da rota circular e da energia de descarga da pilha. Ainda, o consumo de combustível na célula 10 durante a descarga antes das outras células 10 pode levar à inversão de tensão na célula 10 e perda de energia de pilha, e pode ser evitado desviando a célula 10 quando a voltagem de descarga cair abaixo de um valor crítico. O consumo completo de zinco ou outro combustível durante a descarga leva a uma queda repentina de voltagem entre os eletrodos de combustível e oxidante. Podem ser usados quaisquer outros critérios para detectar o desempenho das células 10, e os exemplos apresentados não são limitativos. Determinadas células 10 podem não atender às exigências de desempenho (por exemplo, energia máxima durante a descarga) devido às questões de rendimento e problemas relacionados à fabricação e montagem dos eletrodos. Essas células 10 podem ser permanentemente colocadas em modo de desvio. Outras células 10 podem atender às exigências de rendimento inicialmente, contudo, podem ter questões de ciclo de vida e podem ser colocadas no modo de desvio a-pós o desempenho cair abaixo de um limite requerido. Portanto, desviar a célula 10 através do comutador de desvio 150 fornece uma opção para au- mentar a confiabilidade e o desempenho da pilha. O sistema de computação 60 da figura 9 também inclui um co-mutador de eletrodo oxidante 160 associado ao eletrodo oxidante 14. O co-mutador de eletrodo oxidante 160 seria fechado durante a descarga, de maneira que um potencial elétrico através do eletrodo de combustível 12 e do eletrodo oxidante 14 possa permitir a retirada de uma corrente por uma carga L conectada entre o primeiro terminal 130 e o segundo terminal 140, que durante a descarga teriam polaridades positiva e negativa respectivamente.

Um comutador de eletrodo de carga 170 pode ser associado ao eletrodo de carregamento 70, de maneira que o eletrodo de carregamento 70 possa ser conectado eletricamente ao segundo terminal 140 quando a fonte de energia PS for conectada entre o primeiro terminal 130 e o segundo terminal 140. Conforme comentado abaixo, o eletrodo de carregamento 70 pode nem sempre ter um potencial anódico aplicado ao mesmo, e em uma modalidade pode ter apenas um potencial anódico quando for desejado o crescimento de combustível entre o mesmo e o corpo de eletrodo 12d. Estão também ilustrados os comutadores 180, 190 e 200, associados aos corpos de eletrodo 12b a 12d respectivamente, todos os quais são também configurados para conectar os corpos de eletrodo 12b a 12d ao segundo terminal 140.

Conforme observado, é vantajoso que um eletrodo tendo um potencial anódico esteja adjacente a um eletrodo tendo um potencial catódico, de maneira que seja aumentado o crescimento no eletrodo tendo o potencial catódico. Tal aumento pode, por exemplo, incluir maior densidade de crescimento de combustível do que se o eletrodo tendo o potencial anódico for também do eletrodo mais próximo tendo o potencial catódico (isto é, se um eletrodo neural separar os eletrodos tendo os potenciais anódico e catódico). Essa densidade aumentada pode ser devido aos cristais dendríticos iniciais que primeiro contatam o corpo anódico sendo rompidos porque não são dotados de seção transversal suficiente para transportar a corrente entre os corpos anódico e catódico. Isto é, que queimam de forma semelhante a um elemento fusível submetido à corrente excessiva. Isso retarda curtos- circuitos entre os corpos anódico e catódico, que ocorrem quando a densidade tenha aumentado também para fornecer cristais dendríticos de área de seção transversal suficiente (individual e/ou coletivamente) para possibilitar a condução da corrente sem interrupção. Outra vantagem pode ser uma perda de eletrólise mais baixa IR nas configurações onde a distância entre o eletrodo de carga 70 e o eletrodo de combustível 12 é mais baixa, conforme comparado às configurações em que o eletrodo tendo o potencial anódico é também do eletrodo mais próximo tendo o potencial catódico (isto é, onde os eletrodos neurais separam os eletrodos tendo os potenciais anódico e catódico). Essa vantagem de eficiência IR resultante de menor distância entre os eletrodos anódico e catódico pode ser realizada nas duas modalidades onde esteja ocorrendo o crescimento metálico entre os eletrodos e em outras modalidades, tal como um combustível híbrido de metal onde os íons de hidrogênio estão sendo reduzidos.

Para alcançar modificação progressiva dos eletrodos tendo potencial anódico, para explicar as mudanças entre os eletrodos tendo um potencial anódico versus eletrodos tendo um potencial catódico, a célula 10 no modo de carregamento seria configurada de maneira que o comutador de desvio 150 seja aberto, de maneira que a corrente não desvia a célula 10. Como a célula está em um modo de carregamento, o comutador de eletrodo oxidante 160 também está aberto, de maneira que o eletrodo oxidante 14 está eletricamente desconectado da célula 10. Uma vez que inicialmente é desejado o crescimento no corpo de eletrodo 12a, apenas o corpo de eletrodo 12a é eletricamente conectado ao primeiro terminal 130, aplicando o potencial catódico no mesmo. Para estabelecer um potencial anódico no corpo de eletrodo adjacente ao corpo de eletrodo 12a, pelo menos o corpo de eletrodo 12b será eletricamente conectado ao segundo terminal 140. Para alcançar essa conexão elétrica na modalidade ilustrada, pelo menos o comutador 180 é fechado. Em uma modalidade, os corpos de eletrodo 12c a 12d, e o eletrodo de carregamento 70 podem ser eletricamente conectados ao segundo terminal 140, e, desse modo, podem ter também o potencial anódico. Devido à diferença do potencial entre o(s) eletrodo(s) tendo o potencial anódico (isto é, inicialmente o corpo de eletrodo 12a) e o(s) eletrodo(s) tendo o potencial catódico (isto é, inicial mente pelo menos o corpo de eletrodo 12b), as espécies de combustível redutíveis no meio ionicamente condutível podem ser reduzidas no eletrodo tendo o potencial catódico inicial (corpo de eletrodo 12a) embora os cátions no meio ionicamente condutível sejam oxidados no corpo de eletrodo 12b (e qualquer outro corpo / eletrodo ao qual é aplicado o potencial anódico).

Uma vez que o crescimento de combustível nos eletrodos tendo o potencial catódico progride até um determinado ponto, por exemplo, até o ponto onde seja formada uma conexão elétrica entre o(s) eletrodo(s) tendo o potencial catódico e o(s) eletrodo(s) tendo o potencial anódico, o sistema de comutação 60 pode desconectar o eletrodo em curto-circuito que tenha o potencial anódico, de maneira que o corpo de eletrodo tenha um potencial catódico aplicado ao mesmo, e pode ser novamente formada uma diferença potencial entre os corpos de eletrodo adjacentes. Isso pode requerer uma conexão elétrica adicional do corpo de eletrodo adjacente no segundo terminal 140, se a conexão elétrica ainda não existir, de maneira a criar o potencial anódico no corpo. Por exemplo, na figura 9, uma vez que o crescimento de combustível no corpo de eletrodo 12a ocasiona um curto-circuito com o corpo de eletrodo 12b, o comutador 180 é aberto de maneira que tanto o corpo de eletrodo 12a quanto, através da conexão elétrica do crescimento de combustível, o corpo de eletrodo 12b, tenham potencial catódico. Por outro lado, o comutador 190 fecha (se já não tiver sido fechado antes), de maneira que pelo menos o corpo de eletrodo 12c tenha um potencial anódico, desse modo, mantendo a separação do corpo de eletrodo adjacente para a diferença potencial entre o(s) eletrodo(s) tendo o potencial catódico e o(s) eletrodo(s) tendo o potencial anódico. A mudança progressiva da qual os eletrodos têm o potencial catódico e que os eletrodos têm o potencial anódico pode continuar por toda célula 10, com a abertura dos comutadores 190 e 200, até que não seja desejada ou possível nenhuma progressão. Por exemplo, na modalidade ilustrada, em que há um eletrodo de carregamento separado 70, a progressão irá terminar quando o eletrodo de carregamento separado70 for o único corpo de eletrodo tendo o potencial anódico, e todos os corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d do eletrodo de combustível 12 têm o potencial catódi-co. O carregamento da célula 10 pode subsequentemente terminar quando o crescimento de combustível no corpo de eletrodo 12d ocasionar uma conexão elétrica entre o corpo de eletrodo 12d e o eletrodo de carregamento 70. Em uma modalidade, o sistema de comutação 70 pode ser configurado para ter uma configuração de sobre carga, em que a célula pode ser configurada para aplicar seletivamente um potencial catódico para o eletrodo de carregamento 70 pela abertura do comutador 170, e fechamento do comutador 160, aplicando o potencial anódico no eletrodo oxidante 14, utilizando o mesmo para carregar adicionalmente a célula 10 permitindo o crescimento de combustível no eletrodo de carregamento 70. O carregamento da célula 10 pode em várias modalidades progredir do corpo de eletrodo para o corpo de eletrodo dentre a pluralidade de corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d, ou pode terminar baseado em critérios tais como voltagem, corrente, declive de voltagem, declive de corrente, capacidade de carga, ou valor de impedância ou resistência. Tais medições podem ser tomadas sobre um ou mais dos corpos de eletrodo 12a a 12d, ou através de uma ou mais células 10. Em uma modalidade, o carregamento pode terminar com base em eletrodo de percepção colocado entre o eletrodo de carregamento e o último corpo de eletrodo permeável 12d do eletrodo de combustível 12.

Durante a descarga da célula 10 na modalidade da figura 9, o comutador de eletrodo oxidante 160 seria fechado, enquanto o comutador do eletrodo de carregamento 170 estaria aberto. Adicionalmente, os comutado-res 180, 190 e 200 estariam abertos, e o consumo de combustível seria do corpo de eletrodo 12d para o corpo de eletrodo 12a, em que a conexão elétrica entre os corpos de eletrodo 12a a 12d seja através do crescimento de combustível. Na modalidade ilustrada, isso é de modo que os corpos de eletrodo 12a a 12d não estejam em curto-circuito para o eletrodo oxidante 14 pelo comutador de eletrodo oxidante 160.

Continuando a figura 10, outra modalidade de sistema de comutação é ilustrada para a célula 10. Novamente, há o comutador de desvio 150, configurado para conectar o primeiro terminal 130 diretamente no segundo terminal 140, desviando a célula 10. O sistema de comutação 60 também inclui uma série de comutadores de conexão 210a a d, configurados para conectar seletiva e progressivamente cada dos copos de eletrodo 12b a 12d seja para o primeiro terminal 130 ou para o segundo terminal 140, de maneira que cada corpo de eletrodo 12b a d tenha um potencial catódico (isto é, seja conectado pelo menos no corpo de eletrodo 12a) ou um potencial anódico ((isto é, seja conectado pelo menos no eletrodo de carregamento 70). Conforme ilustrado, durante o carregamento, o comutador de desvio 150 podería estar aberto, de modo que a célula não é desviada. O comutador de eletrodo oxidante 160 podería também estar aberto, de maneira que o eletrodo oxidante 14 seja desconectado durante o processo de carregamento. O comutador de eletrodo de carregamento 170 poderia ser fechado de maneira que pelo menos o eletrodo de carregamento 70 tenha um potencial anódico. Para promover distância mínima entre o(s) eletrodo(s) tendo o potencial catódico (inicialmente apenas o corpo de eletrodo 12a) e os eletrodos dotados do potencial anódico, os comutadores 210b, 201c e 21 Od estariam ser fechados, de maneira que o potencial anódico criado através da conexão elétrica para o segundo terminal 140 seja aplicado através dos corpos de eletrodo 12b a 12d, bem como do eletrodo de carregamento 70. à medida que progride um crescimento de combustível no corpo de eletrodo 12a, irá eventualmente contatar o corpo de eletrodo 12b. Em uma modalidade, nesse momento o comutador 210b se abriría, de maneira que os corpos de eletrodo 12a e 12b têm o potencial catódico, enquanto os corpos de eletrodo 12c a 12d e o eletrodo de carregamento 70 têm o potencial anódico. Em uma modalidade, o comutador 210a pode também ser fechado, de maneira que seja formada uma conexão elétrica mais forte entres os corpos de eletrodo 12a e 12b, além da conexão elétrica do crescimento de combustível. Tal progressão pode continuar, como acima, com a abertura dos comutadores 210c e 21 Od, à medida que número de corpos de eletrodo tendo o potencial anódico encolhe, cresce o número de eletrodos tendo o potencial anódico. Novamente, em algumas modalidades, os comutadores 210b e 210c podem fechar na progressão, para formar uma conexão elétrica mais forte entre os corpos de eletrodo 12a a 12d à medida que cresce progressivamente o número de eletrodos tendo um potencial catódico.

Durante a descarga da célula 10 na modalidade da figura 10, o comutador de eletrodo oxidante 160 seria fechado, enquanto o comutador de eletrodo oxidante 170 permanecería aberto. Em uma modalidade os comutadores 210a a 21 Od permaneceríam abertos e o consumo de combustível seria do corpo de eletrodo 12d para o corpo de eletrodo 12a, em que a conexão elétrica entre os corpos de eletrodo 12a a 12d ocorre através do crescimento de combustível. Em outra modalidade, os comutadores 210a a 21 Od poderíam ser fechados, de maneira que a conexão elétrica está entre os corpos de eletrodo 12a a 12d do eletrodo de combustível 12, e o combustível é oxidado através do eletrodo de combustível 12 embora um oxidante seja reduzido no eletrodo oxidante 14. Isso é permitido nessa modalidade porque o comutador de abertura 210 também evita que os corpos de eletrodo 12a 12d estejam em curto-circuito para o eletrodo oxidante 14 pelo comutador de eletrodo oxidante 160.

Outra modalidade do sistema de comutação 60 para a célula 10 é vista na figura 11. Mais uma vez, o sistema de comutação 60 compreende o comutador de desvio 150, configurado para conectar seletivamente o primeiro terminal 130 diretamente no segundo terminal 140, para desviar a célula 10. O sistema de comutação 60 da modalidade da figura 11 também inclui outra série de comutadores de conexão 220a a 220d, configurados para conectar seletivamente cada um dos corpos de eletrodo 12a a 12d no eletrodo de carregamento 70. Novamente, o sistema de comutação 60 pode ser configurado para permitir a mudança progressiva desses eletrodos tendo o potencial catódico (isto é, pelo menos o corpo de eletrodo 12a) e aqueles eletrodos tendo o potencial anódico (isto é, pelo menos o eletrodo de carregamento 70). Conforme ilustrado, durante o carregamento, o comutador de desvio 150 seria aberto de maneira que a célula não seja desviada. O comu- tador de eletrodo oxidante 160 também seria aberto, de maneira que o eletrodo oxidante 14 seja desconectado durante o processo de carregamento. O comutador do eletrodo de carregamento 170 seria fechado de maneira que pelo menos o eletrodo de carregamento 70 teria um potencial anódico. O comutador 220a seria aberto de maneira que a célula não fosse desviada do primeiro terminal 130 para o segundo terminal 140 através do comutador 220a e do comutador 170. Para promover uma distância mínima entre o(s) eletrodo(s) tendo o potencial catódico (inicialmente apenas o corpo de eletrodo 12a) e os eletrodos tendo o potencial anódico, pelo menos o comutador 220b seria fechado, de maneira que pelo menos os corpos de eletrodo 12b, bem como o eletrodo de carregamento 70, tenham o potencial anódico. À medida que o crescimento de combustível progride no corpo de eletrodo 12a, irá eventualmente contatar o corpo de eletrodo 12b. Em uma modalidade, quando o comutador 220b abrir, de maneira que os corpos de eletrodo 12a e 12b tenham um potencial catódico (conectado através do crescimento de combustível). O comutador 220c então fecha, se não tiver fechado antes, de maneira que pelo menos um corpo de eletrodo 12c, bem como o eletrodo de carregamento 70, teria um potencial anódico. Tal progressão continua, conforme acima, com a abertura dos comutadores 210c e 21 Od respectivamente, à medida que o número de corpos de eletrodo tendo o potencial anódico encolhe, embora cresçam os corpos de eletrodo tendo o potencial anódico.

Durante a descarga da célula 10 na modalidade da figura 11, o comutador de eletrodo oxidante 160 seria fechado, enquanto o comutador de eletrodo de carregamento 170 estaria aberto. Em uma modalidade os comutadores 220a a 220d permaneceríam abertos e o consumo de combustível seria do corpo de eletrodo 12d para o corpo de eletrodo 12a, em que a conexão elétrica entre os corpos de eletrodo 12a a 12d é através do crescimento de combustível entre os mesmos. A mudança progressiva da qual os corpos de eletrodo têm um potencial catódico versus os corpos de eletrodo com um potencial anódico pode ser comparada como a célula 10 tendo N corpos de eletrodo definindo dois eletrodos conceituais, um eletrodo potencial catódico e um eletrodo potencial anódico. Na célula, a composição dos componentes no eletrodo potencial catódico pode começar com um único corpo de eletrodo, enquanto o eletrodo potencial anódico pode compreender pelo menos o corpo de eletrodo adjacente, até todos os outros corpos. Durante o carregamento, o combustível cresce no eletrodo potencial catódico até, por exemplo, que não seja possível nenhum crescimento no corpo de eletrodo (isto é, o eletrodo potencial catódico tenha entrado em curto para o eletrodo potencial anódico). Nesse momento, o corpo de eletrodo do eletrodo potencial anódico que é adjacente ao eletrodo potencial catódico é reatribuído para se tornar parte do eletrodo potencial catódico, através de uma conexão elétrica formada pelo crescimento de combustível e/ou por meio do uso de circuito elétrico ou co-mutadores associados aos corpos de eletrodo da célula. Com a reatribuição, o eletrodo potencial catódico agora compreende dois corpos de eletrodo, embora o eletrodo potencial anódico tenha menos do que seu número inicial de corpos de eletrodo. Λ medida que uma diferença potencial pode retomar a posição entre o eletrodo potencial catódico e o eletrodo potencial anódico, o crescimento de combustível de carregamento pode retomar a posição, novamente até que, por exemplo, não seja mais possível nenhum crescimento nos corpos de eletrodo do eletrodo potencial catódico. A mudança progressiva da composição dos componentes do e-letrodo potencial catódico e do eletrodo potencial anódico pode continuar por toda a célula, por exemplo, com a abertura e/ou o fechamento dos comuta-dores associados com os corpos de eletrodo, até que nenhuma progressão adicional seja possível ou desejada. Por exemplo, uma vez que o eletrodo potencial anódico compreende apenas um único corpo de eletrodo, não é mais possível nenhuma progressão. O carregamento da célula pode terminar subsequentemente quando o crescimento do combustível na célula ocasionar a formação de uma conexão elétrica entre o eletrodo potencial catódico e o eletrodo potencial anódico conceituai que compreende apenas um único corpo de eletrodo.

Novamente, em várias modalidades o carregamento da célula 10 pode progredir do corpo de eletrodo para o corpo de eletrodo dentre a pluralidade de corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d, ou pode terminar nos critérios tais como voltagem, corrente, declive de voltagem, declive de corrente, capacidade de carga ou valor de impedância ou resistência. Tais medições em várias modalidades podem ser tomadas sobre um ou mais dos corpos de eletrodo 12a a 12d ou através de uma ou mais células 10. Em uma modalidade, o carregamento pode terminar baseado em um eletrodo de percepção colocado entre o eletrodo de carregamento e o último corpo de eletrodo permeável 12d do eletrodo de combustível 12.

Conforme observado anteriormente, em uma modalidade, múltiplas células eletroquímicas 10 podem ser combinadas no sistema de célula 100. As figuras 12A a C ilustram os sistemas de células eletroquímicas 100 das modalidades das figuras 9 a 11, compreendendo, contudo, N células eletroquímicas 10. O número N é qualquer número inteiro maior do que ou igual a dois, e não se limita a nenhum número particular. Conforme ilustrado, os comutadores de desvio 150 nos sistemas de comutação 60 de cada célula 10 são configurados para desviar seletivamente cada célula 10 pela provisão de uma conexão direta entre o primeiro terminal 130 e o segundo terminal 140. Tal conexão pode ser novamente usada para desviar as células defeituosas 10 ou por qualquer outro motivo. Ainda, em várias modalidades dos sistemas de célula 100, podem ser usadas diferentes modalidades do sistema de comutação 60 (tal como aqueles encontrados nas figuras 9 a 11) em combinação um com outros em um único sistema de célula 100.

Em qualquer modalidade, os comutadores do sistema de comutação 60 (ou qualquer outro comutador aqui descrito) podem ser de qualquer tipo, e o termo comutador é amplamente intencionado para descrever qualquer dispositivo capaz de comutar entre os modos ou estados descritos. Por exemplo, em algumas modalidades não limitativas, os comutadores podem ser um único acionamento de polo único ou acionamento duplo de polo único. Os mesmos podem ser do tipo giratório, deslizante ou de travamento. Ainda, podem ser também usados comutadores baseados em semicondutores. Os comutadores podem ser ativados eletricamente (relé eletromecânico) ou magneticamente ou por outros modos conhecidos àqueles versados na técnica. Pode ser usado qualquer outro tipo adequado de comutador, e os exemplos apresentados não são limitativos. Em uma modalidade, a pluralidade de comutadores pode ser conectada em série se o comutador tiver uma corrente de fuga em uma direção. Por exemplo, o diodo do corpo de um comutador baseado em semicondutor MOSFET irá conduzir em uma direção e a corrente de fuga pode ser eliminada colocando os comutadores baseados no semicondutor MOSFET voltados um após o outro em série.

Pode ser proporcionado qualquer mecanismo de controle adequado para controlar a ação dos comutadores no sistema de comutação 60 e/ou sistema seletor terminal 62. Conforme ilustrado na figura 13, em uma modalidade os comutadores do sistema de comutação 60 podem ser controlados por um controlador 230. O controlador 230 pode ter qualquer construção ou configuração. Em uma modalidade, o controlador 230 pode ser configurado para gerenciar a aplicação de um potencial anódico de uma fonte de energia PS para os corpos de eletrodo permeáveis 12b a d e o eletrodo de carregamento 70. O controlador 230 pode ocasionar a eletrodeposição de combustível de metal, através da redução de íons redutíveis de combustível de metal do meio ionicamente condutível, para crescer progressivamente do corpo de eletrodo permeável 12a para cada corpo de eletrodo subsequente 12b a 12d para aplicação de um potencial catódico em cada corpo de eletrodo 12b a 12d conectado subsequentemente. O controlador 230 pode também ocasionar a remoção do potencial anódico de cada corpo de eletrodo conectado subsequentemente, e pode ocasionar uma aplicação do potencial anódico pelo corpo de eletrodo subsequente desconectado pela eletrodeposição, ou o eletrodo de carregamento onde o último corpo de eletrodo (isto é o corpo de eletrodo 12d) tenha sido eletricamente conectado pela eletrodeposição nos corpos de eletrodo anteriores 12a a c. Tal aplicação do potencial anódico pode ser configurada para permitir ou ocasionar a oxidação de uma espécie oxidável do oxidante.

Em uma modalidade o controlador 230 pode compreender circuito por rede de fios 232 que manipula os computadores com base em uma entrada 234 determinando a configuração de comutador apropriada. O controlador 230 pode também incluir um microprocessador para executar decisões mais complexas, como uma opção. Em algumas modalidades, o controlador 230 pode também funcionar para gerenciar a conectividade entre a carga L e a fonte de energia e a primeira e a última (N) células (isto é o sistema seletor terminal 62 acima descrito). Em algumas modalidades, o controlador 230 pode incluir lógica ou circuito apropriado para acionar os comu-tadores de desvio apropriados 150 em resposta à detecção de uma voltagem alcançando um limite predeterminado (tal como uma queda abaixo de um limite predeterminado). Em algumas modalidades, o controlador 230 pode também compreender ou estar associado a um dispositivo de percepção 236, incluindo, mas não se limitando, a um voltímetro (digital ou analógico) ou potenciômetro ou outro dispositivo ou dispositivos de medição de voltagem, que possam ser usados para determinar quando modificar a configuração da pluralidade de comutadores, tal como manter a proximidade do ano-do e do catodo como progressões de crescimento de combustível durante o carregamento. Em algumas modalidades, o dispositivo de percepção 236 pode, em vez disso, medir corrente, resistência, ou qualquer outra propriedade elétrica ou física através ou da célula 10 que possa ser usada para determinar quando modificar a configuração da pluralidade de comutadores. Por exemplo, o dispositivo de percepção 236 pode medir um pico na corrente ou uma queda na diferença potencial entre dois corpos de eletrodo. Em algumas modalidades, o controlador 230 pode controlar os comutadores do sistema de comutação 60 com base na passagem de incrementos de tempo. Por exemplo, em uma modalidade pode ser conhecido o tempo para crescimento de combustível para progredir entre corpos de eletrodo adjacentes e usados para calcular quando operar o sistema de comutação 60 de modo a religar os eletrodos para manter uma separação adjacente entre o anodo e o catodo. Em uma modalidade, o controlador 230 pode controlar os comutadores do sistema de comutação 60 para fornecer um modo de eficiência alto para a célula, conforme descrito no Pedido de Patente Provisório U.S. 61/323,384, agora um Pedido de Patente U.S. de Série Ne 13/308,929, ago- ra pendente, cujas descrições encontram-se inteiramente incorporadas ao presente a guisa de referência.

Em algumas modalidades, o controlador 230 pode ser configurado para entrar seletivamente diferente modos de carregamento. Por e-xemplo, em um modo uma pluralidade de corpo de eletrodo pode ter inicialmente um potencial anódico, mas o número diminui à medida que os corpos de eletrodo recebem um potencial catódico. Em outro modo, apenas um único corpo de eletrodo tem um potencial anódico em um determinado momento, e o corpo de eletrodo com o potencial anódico altera à medida que os corpos de eletrodo recebem o potencial catódico. Por exemplo, no modo anterior, o controlador 230 pode fechar todos os comutadores associados ao eletrodo de carregamento 70 e os corpos de eletrodo 12b a 12d durante o carregamento, de maneira que seja aplicado um potencial anódico em cada dos corpos de eletrodo 12b a 12d e o eletrodo de carregamento 70. O controlador 230 pode então abrir progressivamente os comutadores associados a cada dos corpos de eletrodo 12b a 12d à medida que os corpos de eletrodo 12b a 12d se tornem progressivamente conectados ao corpo de eletrodo 12a, e, portanto tenham um potencial catódico. No último modo, o controlador pode inicialmente fechar apenas o comutador associado ao corpo corrente elétrica 12b, proporcionado ao corpo de eletrodo 12b um potencial a-nódico enquanto o corpo de eletrodo 12a tem um potencial catódico. Quando o crescimento de combustível no corpo de eletrodo 12a alcança o corpo de eletrodo 12b, criando uma conexão elétrica entre os mesmo, o controlador 230 pode abrir o comutador associado ao corpo de eletrodo 12b que forneceu o potencial anódico para o corpo de eletrodo 12b, de maneira que o corpo de eletrodo tenha um potencial catódico através de sua conexão elétrica para o corpo de eletrodo 12a. O controlador 230 pode então prosseguir para fechar o comutador associado ao corpo de eletrodo 12c, para prover o corpo de eletrodo 12c com o potencial anódico, novamente criando uma diferença de potencial, e a progressão do crescimento de combustível. Essas progressões das reatribuições de comutação pelo controlador 230 podem continuar através ou até que apenas um eletrodo de carregamento 70 tenha potencial anódico, conforme está descrito acima.

Conforme visto na figura 14, outro aspecto da presente invenção pode incluir um método 240 para carregar a célula eletroquímica 10. Novamente, a célula eletroquímica 10 compreende o eletrodo de combustível 12 compreendendo a pluralidade de corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d. Apesar de serem listados quatro corpos de eletrodo permeáveis, é possível qualquer número maior ou igual a dois. A célula 10 também inclui o eletrodo oxidante 14, e o eletrodo de carregamento, que pode ser o eletrodo oxidante 14 ou o eletrodo de carregamento separado 70. A célula 10 inclui adicionalmente o meio ionicamente condutível, e o sistema de comutação 60 compreendendo uma pluralidade de comutadores, em que pelo menos parte da pluralidade de comutadores é associada a um dos corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d, o eletrodo oxidante 14, e o eletrodo de carregamento (isto é, o eletrodo oxidante 14 ou o eletrodo de carregamento separado 70). Durante um modo de carregamento, os íons de combustível redutíveis no meio ionicamente condutível são reduzidos e eletrodepositados com combustível na forma oxidável em um catodo compreendendo pelo menos um corpo de eletrodo permeável 12a enquanto um oxidante é oxidado em um anodo compreendendo pelo menos um adjacente dos corpos de eletrodo permeáveis 12b a d e/ou do eletrodo de carregamento (isto é, eletrodo de carregamento 70). O método 240 começa em 250, e inclui em 260 a conexão elétrica de catodo (isto é, em uma modalidade, inicialmente apenas o corpo de eletrodo permeável 12a) distai do eletrodo de carregamento, para o terminal negativo da fonte de energia PS, e o anodo (isto é inicialmente pelo menos o corpo de eletrodo permeável 12b) para o terminal positivo da fonte de energia PS, criando uma diferença potencial entre os mesmos. O método 240 continua em 270, em que, o combustível é eletrodepositado no catodo (isto é, pelo menos o corpo de eletrodo permeável 12a). Conforme visto na etapa 280, o método 240 pode continuar por determinação se o crescimento de combustível progrediu além de uma quantidade limite. Em uma modalidade a quantidade limite pode ser determinada quando a célula 10 está em curto- circuito está pelo crescimento de combustível criando uma conexão elétrica através do crescimento de combustível entre o catodo (isto é o corpo de eletrodo permeável 12a) e o anodo (isto é o corpo de eletrodo permeável 12b). Conforme ilustrado, se o crescimento de combustível não tiver alcançado uma quantidade limite, o crescimento de combustível em 270 é repetido. Uma vez que a quantidade limite seja alcançada, o método continua em 290, em que pode ser determinado se é possível e desejado um crescimento de combustível adicional. Em uma modalidade, a determinação em 290 pode incluir determinar se há corpos de eletrodo adicionais, como, por exemplo, os corpos de eletrodo permeáveis 12c a d, nos quais seja possível o crescimento de combustível. Em caso positivo, o método continua em 300 pelo uso da pluralidade de comutadores do sistema de comutação 60 para des-conectar o corpo de eletrodo de conexão (isto é o corpo de eletrodo permeável 12b) de um anodo, e se não tiver sido anteriormente conectado através do sistema de comutação 60, conectar o corpo de eletrodo adjacente seguinte (isto é, o corpo de eletrodo permeável 12c) ao anodo. Isso cria a diferença potencial entre o catodo (agora compreendendo corpos de eletrodo permeáveis 12a e b) e o anodo (compreendendo pelo menos o corpo de eletrodo permeável 12c). O método 240 então retorna para 270 em que o crescimento de combustível continua no catodo. Se não for possível o desejado crescimento de combustível adicional em 290, o método continua para 310 pela desconexão de pelo menos o terminal negativo da fonte de energia PS da célula 10 para interromper o processo de carregamento. O método 240 pode então terminar em 320.

Mostrado na figura 15, outro aspecto da presente invenção pode incluir um método 330 para descarregar a célula eletroquímica 10, que pode ser similar àquele descrito acima com relação à figura 14. Durante o modo de descarga, o combustível nos corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12d é oxidado (e, portanto, é consumido para o meio ionicamente condutível como íons de combustível redutíveis), embora um oxidante seja reduzido no eletrodo oxidante 14. O método 330 começa em 340, e se inclui em 350 usando a plu- ralidade de comutadores do sistema de comutação 60 para conectar os corpos de eletrodo permeáveis 12a a d que contêm combustível. Em uma modalidade, se a célula 10 estiver completamente carregada todos os corpos de eletrodo permeáveis 12a a d serão eletricamente conectados entre si. Como a célula 10 está no modo de descarga, a pluralidade de comutadores do sistema de comutação será configurada para desconectar eletricamente o eletrodo de carregamento separado 70 (se presente). Em uma modalidade, o método 330 continua em 360 conectando eletricamente o catodo (isto é, o catodo de ar, eletrodo oxidante 14) no terminal negativo da carga L, e o ano-do (isto é, o eletrodo de combustível 12, contendo os corpos de eletrodo permeáveis conectados eletricamente 12a a 12d) no terminal positivo da fonte de energia PS, criando uma diferença potencial entre os mesmos. O método 330 continua em 370, em que o combustível é consumido no eletrodo de combustível 12. Em uma modalidade, como a pluralidade de comutadores 60 conecta os corpos de eletrodo permeáveis 12a a d, é aplicado um potencial anódico em cada corpo de eletrodo permeável de 12a a d, e o combustível pode ser consumido de cada ou de qualquer um dos corpos de eletrodo permeáveis 12a d. Conforme visto na etapa 380, o método 330 pode continuar pela determinação se um combustível de consumo foi esvaziado por qualquer corpo de eletrodo permeável 12a a d. Em uma modalidade, um sensor, como, por exemplo, o dispositivo de percepção 236 acima, que pode incluir um sensor de uma corrente ou de uma voltagem, pode estar presente na célula 10, e pode indicar quando o combustível de consumo foi esvaziado de um ou mais dos corpos de eletrodo permeáveis 12a a d. Se não for detectado nenhum esvaziamento, a descarga pode continuar enquanto o método 330 retorna para a etapa 370. Contudo, se o combustível de consumo tiver sido esvaziado de um ou mais dos corpos de eletrodo permeáveis 12a a d, então o método 330 pode continuar para a etapa 390, em que pode ser determinado se há corpos de eletrodo permeáveis 12a a d remanescentes que contenha combustível de consumo. Essa determinação pode ser feita simultaneamente com a determinação do esvaziamento na etapa 380, e pode ser feita através de uma pesquisa do(s) dispositivo(s) de percepção 236, ou por qualquer outro método apropriado.

Se o combustível de consumo permanecer em um ou mais corpos de eletrodo permeáveis 12a a d, o método 33a pode continuar na etapa 400, em que o sistema de comutação 60 ajusta a pluralidade de comutado-res de maneira que qualquer um dos corpos de eletrodo permeáveis 12 a a ad que não têm combustível de consumo seja desconectado do eletrodo de combustível 12. Em uma modalidade, o consumo de combustível pode estar inicialmente do corpo de eletrodo que estiver mais próximo ao eletrodo oxi-dante 14 (tal como, por exemplo, o corpo de eletrodo permeável 12d nas modalidades ilustradas acima), e o sistema de comutação 60 pode desco-nectar o corpo de eletrodo permeável 12d, 12c, e 12n nessa ordem, até que todo combustível seja consumido do corpo de eletrodo permeável 12a. Desde que nenhum dos corpos de eletrodo permeáveis 12a d contenha combustível de consumo, ou não seja mais desejada (ou possível) nenhuma descarga, o método pode continuar para a etapa 410, em que a carga L pode ser desconectada. Em uma modalidade, a carga L pode permanecer conectada à célula 10 quando é esvaziada, até que a célula 10 seja recarregada, em cujo caso pode ser desconectada de maneira que a célula 10 possa ser conectada em vez da fonte de energia PS. O método 330 pode então terminar em 420. A figura 16 descreve outra modalidade da célula 10. Conforme ilustrado, a modalidade da célula 10 na figura 16 tem um eletrodo de combustível 12 com cinco corpos de eletrodo 12a a e. A célula 10 é também dotada de um eletrodo de carregamento separado 70 (isto é, um OEE dedicado), e um eletrodo oxidante 14. Como nas modalidades acima, a célula 10 inclui um sistema de computação 60 configurado para conectar seletivamente esses eletrodos e os corpos de eletrodo a um do primeiro terminal 130 ou segundo terminal 140. O sistema de comutação 60 pode incluir um controlador 230, configurado para controlar a pluralidade de comutadores conectada ao mesmo através do circuito 232. Conforme ilustrado, o controlador 230 pode ter o dispositivo de percepção 236 incluído nele. O controlador 230 pode também receber instruções através da entrada 234 referente ao modo de controle dos comutadores.

Como nas modalidades acima, a célula 10 pode ter o comutador de desvio 150 configurado para conectar o primeiro terminal 130 diretamente no segundo terminal 140, desviando a célula 10 nos casos onde for detectada uma falha dentro da célula 10, ou por qualquer outra razão onde a utilização da célula 10 não é desejada. O eletrodo oxidante 14 é novamente seletivamente conectado ao segundo terminal 140 para descarga pelo comutador de eletrodo oxidante 160, e o eletrodo de carregamento separado 70 é novamente seletivamente conectado ao segundo terminal 140 para carregamento pelo comutador de eletrodo de carregamento 170. Na modalidade ilustrada, os corpos de eletrodo 12b a e podem ser seletivamente conectados seja ao primeiro terminal 130 ou ao segundo terminal 140 pelos comutadores de corpo de eletrodo 425b a e, onde de "b" a "e" indicam quais dos corpos de eletrodo 12b a e estão associados ao comutador respectivo. Conforme está ilustrado na modalidade ilustrada, os comutadores de corpo de eletrodo 425b a e são configurados para conectar alternativamente cada dos corpos de eletrodo 12b a e seja ao primeiro barramento 427a associado ao corpo de eletrodo 12a (e, portanto, o primeiro terminal 130), ou um segundo barramento 427b associado ao eletrodo de carregamento separado 70 (e, portanto, o segundo terminal 140 através do comutador de eletrodo de carregamento 170). Em uma modalidade, os comutadores de corpo de eletrodo 425b a e podem ser caracterizados como Polo Único, Acionamento Duplo. Em algumas modalidades, os comutadores de corpo de eletrodo 425b a e podem ter três ajustes alternativos, de maneira que cada corpo de eletrodo 12b a e possa ser eletricamente conectado ao corpo de eletrodo 12a (e primeiro terminal 130), eletrodo de carregamento separado 70, ou desconecta-do do corpo de eletrodo 12- Zé eletrodo de carregamento separado 70. Em uma modalidade, tais comutadores de corpo de eletrodo 425b a e podem ser caracterizados como Acionamento Triplo de Polo Único.

Durante o carregamento da célula eletroquímica 10, é aplicada energia de uma fonte de energia PS entre o primeiro terminal 130 e o segundo terminal 140. O comutador de desvio 150 seria aberto de maneira que não haja curto circuito entre o primeiro terminal 130 e o segundo terminal 140. Uma vez que a célula 10 está no modo de descarga, o eletrodo oxidan-te 14 não é utilizado, de modo que o comutador de eletrodo oxidante 160 também está aberto. Portanto, durante o carregamento o comutador de eletrodo de carregamento 170 seria fechado. Como cada corpo de eletrodo 12b a e pode ser seletivamente acoplado ao anodo ou catodo nessa modalidade, podem ser utilizadas as técnicas de carregamento tais como, mas não se limitando à OEE progressiva descrita acima, ou aquelas descritas no Pedido de Patente Provisório U.S. 61/383,510 e no Pedido de Patente U.S. de Série Ns 13/230,549, cujas descrições encontram-se inteiramente incorporadas ao presente a guisa de referência. A operação dos comutadores de corpo de eletrodo 425b a e em algumas modalidades está comentada mais detalhadamente abaixo.

Voltando agora ao fluxograma na figura 17, outro aspecto da invenção pode incluir um algoritmo 430 associado a modos de carga diferentes para a célula eletroquímica 10. Apesar da descrição da operação do algoritmo 430 ser feita com referência à modalidade célula 10 na figura 16, o algoritmo 430 pode ser implementado em qualquer modalidade adequada da célula eletroquímica 10 por qualquer mecanismo apropriado. Em uma modalidade não limitativa, em vez da utilização dos comutadores de corpo de eletrodo 425b a e, pode ser utilizado um sistema de comutação de multiplexa-ção mais complexo. Em outra modalidade não limitativa, uma pluralidade de comutadores de Acionamento Único, Polo Único, pode ser configurada em um arranjo para permitir conexão ou isolamento elétrico entre dois ou mais dos corpos de eletrodo 12a a 12e e eletrodo de carregamento separado 70. Pode ser utilizado qualquer sistema adequado para conectar eletricamente os corpos de eletrodo 12a a e e/ou eletrodo de carregamento separado 70.

Em uma modalidade o algoritmo 430 pode incluir instruções, tais como instruções que podem ser interpretadas ou lidas por computador, que podem programar ou controlar de outro modo o controlador 230. Em algumas modalidades, o algoritmo 430 pode ser posicionado em um sistema que trabalha em rede com ou de outro modo conectado ao controlador 230. Em algumas modalidades, o algoritmo 430 pode ser armazenado em um meio dentro do controlador 230, ou dentro de qualquer outro controlador que permita controle programático dos comutadores no sistema de comutação 60.

Conforme ilustrado, o algoritmo 430 pode ser configurado, em 440, para selecionar um modo de carga específico para a célula 10. - seleção do modo de carga pode ser feita por quaisquer critérios de determinação apropriados 450. Por exemplo, em uma modalidade os critérios de determinação 450 podem incluir medições 460 da célula 10. As medições 460 da célula 10 podem ser qualquer medida apropriada do status da corrente elétrica, incluindo, mas não se limitando às leituras de sensor pertencentes ao status de corrente do crescimento de combustível nos corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12e, as leituras das conexões elétricas atuais formadas pelo sistema de comutação 60, as medições de uma voltagem e/ou corrente da ou através da célula 10, e assim por diante. Para determinar as medições 460, o controlador 230 pode utilizar o dispositivo de percepção 236, que na modalidade atual ilustra fios se estendendo através da célula 10, entre o primeiro terminal 130 e o segundo terminal 140.

As medições 460 podem também incluir medidas do ambiente. Em uma modalidade, as medições 460 do ambiente podem incluir determinar o tempo de corrente. Por exemplo, onde a célula 10 é associada a um sistema de energia solar, carregando antecipadamente durante o dia pode utilizar um modo de carga diferente do carregamento quando o sol está mais próximo ao ajuste. São também possíveis outras medições 460 do ambiente. Por exemplo, em algumas modalidades não limitativas, as medições 460 podem ser da temperatura ambiente, das condições climáticas, da luz ambiente, do movimento da célula 10 (isto é, se a célula 10 é utilizada em um veículo, podem ser utilizados diferentes modos de carga para diferentes estilos de velocidades ou frenagem) e assim por diante.

Os critérios de determinação 450 podem também incluir cancelamentos de manuais 470, que podem incluir qualquer forma de seleção de manual sobre qual modo de carga desejado. Tal seleção de manual para cancelamentos de manual 470 pode, em uma modalidade, ser fornecida pa- ra o controlador 230 pela entrada 234. Em uma modalidade, os critérios de determinação 450 podem também incluir limites 480, que, por exemplo, podem determinar um modo de carga apropriado nas tolerâncias predefinidas excedentes ou ajustes. Por exemplo, os limites 480 podem se basear nas medições 460, e incluir, por exemplo, diferença de voltagem entre eletrodos ou corpos de eletrodo, a impedância atual entre eletrodos ou corpos de eletrodo, ou assim por diante. Em várias modalidades, os limites 480 podem ser baseados em voltagem, corrente, declive de voltagem, declive de corrente, capacidade de carga, ou valor de impedância ou resistência, por exemplo. Tais limites 480 podem ser baseados nas medições 460 nos ou através de um ou mais corpos de eletrodo 12a 12e, ou no ou através de uma ou mais células 10.

Uma vez que o modo de carga é selecionado em 440, o controlador 230 pode identificar o modo de carga em 490, e prosseguir para também carregar a célula 10. Apesar de na modalidade o modo de carga poder ser um que utilize um OEE progressivo, conforme descrito acima, na modalidade ilustrada o controlador 230 é configurado para selecionar de dois modos de carga alternativos, um modo de carga progressivo 500, e um modo de carga paralelo 600. Em outra modalidade, podem ser utilizados modos de carga adicionais ou alternativos, e podem estar de acordo com o algoritmo 430.

Conforme ilustrado na modalidade ilustrada, o modo de carga progressivo 500 é um modo de carga de capacidade alta. Isso implica que a célula 10 é configurada para ser carregada em uma maneira que fornece uma quantidade significativa de densidade no crescimento de combustível entre os corpos 12a a 12e. Em algumas modalidades, esse modo de carga de capacidade alta pode levar um longo intervalo de tempo para completar o processo de carregamento, mas pode possibilitar a quantidade maior de armazenamento de energia dentro da célula 10. Tal modo de carregamento pode ser útil para uma série de aplicações, incluindo, mas não se limitando a energia de reserva de emergência e fornecimentos de energia ininterruptos, onde pode ser necessária uma grande quantidade de energia, e um tempo relativamente longo é disponível para recarregar a célula 10 seguindo o seu uso. Em tais aplicações a quantidade de energia armazenada nas células 10 é mais importante do que a taxa de carregamento. Devido ao processo de carregamento ser aproximadamente em série entre os corpos de eletrodo do eletrodo de combustível 12, a taxa de carregamento é mais lenta do que em outras modalidades. Na modalidade ilustrada, em que a célula 10 tem cinco corpos de eletrodo 12a a 12e.no corpo de eletrodo 12, e um eletrodo de carregamento separado 70 (isto é, o eletrodo de desenvolvimento de oxigênio separado, ou OEE), o modo de carregamento progressivo pode incluir cinco fases.

Quando a célula 10 está descarregada, o modo de carga progressivo 500 pode começar em uma primeira fase 505, em que apenas o primeiro corpo de eletrodo 12a forma o catodo, enquanto os corpos de eletrodo 12b a 12e e o eletrodo de carregamento separado 70 formam os eletrodos de carregamento. Em uma modalidade da figura 16, a primeira fase 505 podería ter os comutadores de corpo de eletrodo 425b a e conectando os corpos de eletrodo 12b a e no eletrodo de carregamento separado 70 a-través do segundo barramento 427b, que seria conectado ao segundo terminal 140 através do comutador de eletrodo de carregamento 170. Como tal, apenas o corpo de eletrodo 12a seria eletricamente conectado ao primeiro terminal 130, criando uma diferença potencial entre o corpo de eletrodo 12a e o grupo de eletrodos de carregamento formado pelos corpos de eletrodo 12b a 12e e o eletrodo de carregamento separado 70. O crescimento de combustível seria então processado no corpo de eletrodo 12a em direção ao corpo de eletrodo adjacente 12b.

Uma vez que o crescimento de combustível alcança uma quantidade suficiente que o corpo de eletrodo 12a e o corpo de eletrodo 12b entram em curto circuito juntos em 510, o modo de carga progressivo 500 prossegue para uma segunda fase em 515, em que os corpos de eletrodo 12a e b formam o catodo, enquanto os corpos de eletrodo 12c a e e o eletrodo de carregamento separado 70 formam os eletrodos de carregamento. Na modalidade da figura 16, a segunda fase 515 o comutador de corpo de eletrodo 425b desconecta o corpo de eletrodo 12b do grupo de eletrodos de carregamento no segundo barramento 427b, e conecta eletricamente o mesmo no corpo de eletrodo 12a através do primeiro barramento 427a. A determinação de que os corpos de eletrodo 12a e b tenham entrado em curto em 510 pode ser feita através de qualquer mecanismo adequado. Por e-xemplo, o dispositivo de percepção 236 associado com o controlador 230 pode medir uma queda de voltagem ou um pico de corrente através da célula 10. Em outra modalidade, o dispositivo de percepção 236 pode determinar a conexão elétrica, indicando a necessidade de prosseguir para a segunda fase em 515.

Um crescimento de combustível progride através da célula 10, o modo de carga progressivo 500 pode desconectar eletricamente o corpo de eletrodo de contato 12b a e do segundo barramento 427b, e conectar o mesmo ao primeiro barramento 427a, reatribuindo o mesmo progressivamente de um eletrodo de carregamento para um catodo. Nas modalidades em que os comutadores de corpo de eletrodo 425b a e são de Acionamento Triplo, Polo Único,, o os comutadores de corpo de eletrodo 425b a e podem ser configurados para conectar os corpos de eletrodo de contato 12b a 12e ao longo do primeiro barramento 427a, ou os comutadores de corpo de eletrodo 425b a e podem mover sua posição eletricamente desconectada, de maneira que sua conexão elétrica para o primeiro terminal 130 seja apenas através do crescimento de combustível. Conforme descrito no fluxograma da figura 17, o modo de carga progressivo 500 continua em 520 com determinação de curto circuito dos corpos de eletrodo 12b e célula, antes de prosseguir para uma terceira fase em 525, onde o corpo de eletrodo 12c será desconectado do corpo de eletrodo 12d, como, por exemplo, pelo deslocamento do comutador de corpo de eletrodo 425c. O crescimento de combustível progride até o curto circuito entre os corpos de eletrodo 12c a d em 530. Nesse momento, uma quarta fase começa em 535, com o corpo de eletrodo 12d sendo eletricamente desconectado do corpo de eletrodo 12e, tal como pelo deslocamento do comutador de corpo de eletrodo 425d, conectando o corpo de eletrodo 12d com o primeiro barramento 427a. Em 540, é determi- nada a progressão do crescimento de combustível para os corpos de eletrodo eletricamente em curto 12d e 12e, e tem início uma quinta fase 545, onde o corpo de eletrodo 12e é eletricamente desconectado do eletrodo de carregamento separado 70, tal como pelo deslocamento do os comutadores de corpo de eletrodo 425e, conectando o corpo de eletrodo 12e com o primeiro barramento 427a, de maneira que nenhum dos eletrodos de carregamento 12b a 3 seja conectado no eletrodo de carregamento de separação 70 através do segundo barramento 427b.

Uma vez que todos os corpos de eletrodo 12b a e estejam conectados com o corpo de eletrodo 12a, pelo crescimento de combustível a-través dos corpos de eletrodo 12a a e e/ou conexões elétricas através do primeiro barramento 427a, o combustível pode continuar a crescer no corpo de eletrodo 12e em direção ao eletrodo de carregamento separado 70, devido à diferença potencial entre esses eletrodos. Eventual mente, em 550, pode ser determinado que o corpo de eletrodo 12e tenha entrado em curto-circuito com o eletrodo de carregamento separado 70, e indicando o crescimento de combustível máximo por toda a célula 10, ou tenha sido alcançada uma capacidade de carga limite. Tal capacidade limite pode ser definida de maneira a não "sobrecarregar". Por exemplo, em algumas modalidades pode ser desejável que o crescimento de combustível alcance e forme uma conexão elétrica para o eletrodo de carregamento separado 70. Em uma modalidade, a capacidade de carga limite pode ser de aproximadamente 80 a 100% da capacidade de carga máxima possível para a célula 10. A medição da capacidade pode ser feita por qualquer mecanismo adequado, incluindo em algumas modalidades as medições com o dispositivo de percepção 236, ou computando ou avaliando uma capacidade de carga através do controlador 230. Independentemente, uma vez que tenha sido alcançada a capacidade limite, ou o corpo de eletrodo 12e esteja em curto-circuito com o eletrodo de carregamento separado 70, a a célula pode entrar em um estado inativo, para aguardar um modo de descarga futuro.

Se durante a seleção do modo de carga em 440, for desejada uma carga mais rápida, o modo de carga paralelo 600 pode ser selecionado em 490. No modo de carga paralelo 600, podem ser formadas minicélulas dentro da célula 10, com corpos alternados entre corpo de eletrodo 12a e o eletrodo de carregamento separado 70 agindo ou como um anodo ou como um catodo. Em uma modalidade, o modo de carga paralelo 600 pode ser N vezes mais rápido do que o modo de carga progressivo 600 (onde N é o número de corpos de eletrodo que o combustível de metal está blindado). Em uma modalidade, a taxa de crescimento em um determinado corpo de eletrodo é limitada pela densidade atual de difusão limitada do depósito de metal, que é afetado por uma série de fatores, incluindo viscosidade, concentração, difusão, e assim por diante. Apesar do modo de carga paralelo 600 ser mais rápido do que o modo de carga progressivo 500, o crescimento de combustível pode ser potencialmente menos denso do que o modo de carga progressivo 500, porque a carga total depositada é limitada pelo tempo gasto para a formação das conexões elétricas entre tos os corpos de eletrodo. Em algumas modalidades, a densidade de energia retida pela célula 10 carregada pelo modo de carga paralelo 600 pode ser de Vi a Vz célula 10 carregada pelo modo de carga progressivo 500. Alguns exemplos de aplicações que podem preferir o modo de carga paralelo 600 podem incluir, por exemplo, veículos elétricos tais como empilhadeiras ou carros, onde uma taxa de carga mais rápida pode ser mais importante do que uma maior densidade de carga, como quando o veículo está sendo continuamente usado próximo às oportunidades de carregamento.

Em uma modalidade, o modo de carga paralelo 600 pode começar em uma primeira fase 605, com os corpos de eletrodo 12a, 12c, e 12e conectados ao primeiro terminal 130, enquanto os corpos de eletrodo 12b e 12d, bem como o eletrodo de carregamento separado 70, são conectados ao segundo terminal 140. Na modalidade da figura 16, para conectar os corpos de eletrodo 12c e 12e ao primeiro terminal 130, de maneira que os corpos de eletrodo 12a, 12c e 12e sejam os catodos iniciais durante o carregamento, os comutadores de corpo de eletrodo 425c e 425e podem ser inicialmente controlados para conectar os corpos de eletrodo 12c e 12e no primeiro bar-ramento 427a. Do mesmo modo, para os corpos de eletrodo 12b e 12d se- rem inicialmente acoplados ao segundo terminal 140, de maneira que os corpos de eletrodo 12b e 12d (como eletrodo de carregamento separado 70) sejam anodos durante o carregamento, os comutadores de corpo de eletrodo 425b e 425d podem ser controlados para conectar os corpos de eletrodo 12b e 12d ao segundo barramento 427b, onde os mesmos são eletricamente conectados ao segundo terminal 140 pelo comutador de eletrodo de carregamento 170, que está fechado durante o carregamento. À medida que o carregamento progride durante a primeira fase 605 do modo de carga paralelo 600, o crescimento de combustível pode ser bidirecional nos corpos de eletrodo intermediários 12c e 12 e que estão a-gindo como catodos. Na modalidade da figura 16, o combustível de metal está inicialmente crescendo no corpo de eletrodo 12a em direção ao corpo de eletrodo 12b, devido à diferença potencial entre os mesmos. O combustível também está crescendo no corpo de eletrodo 12c tanto em direção ao corpo de eletrodo 12b quanto em direção ao corpo de eletrodo 12d. Do mesmo modo, o crescimento de combustível bidirecional está ocorrendo no corpo de eletrodo 12e, em direção ao corpo de eletrodo 12d e do eletrodo de carregamento separado 70. Durante o carregamento, pode haver, em 610, uma série de testes de continuidade. Especificamente, para N corpos de eletrodo, pode haver de N a 1 test de continuidade realizado para determinar se foi formada uma conexão elétrica entre quaisquer dos anodos e quaisquer dos catodos. Por exemplo, em 610a, pode ser determinado se o corpo de eletrodo 12a entrou em curto circuito para o corpo de eletrodo 12b. Do mesmo modo, em 610b, pode ser determinado se um corpo de eletrodo intermediário (isto é, um corpo de eletrodo 12c e d na modalidade ilustrada) entrou em curto circuito com quaisquer dos corpos de eletrodo adjacentes ao mesmo. Adicionalmente, em 610c, pode ser determinado se o último corpo de eletrodo (isto é se o "N a 1" eletrodo, que é o corpo de eletrodo 12e na figura 16) entrou em curto com o eletrodo de carregamento separado 70.

Se qualquer um dos testes de continuidade em 610 indicar a formação de uma conexão elétrica entre um anodo e um catodo, o modo de carga paralelo 600 pode progredir para uma fase interativa seguinte em 615, em que qualquer eletrodo de carregamento em curto (isto é, corpo de eletrodo 12b ou corpo de eletrodo 12d) está eletricamente desconectado do segundo terminal 140. Por exemplo, se ocorrer qualquer curto entre o primeiro barramento e o segundo barramento 427b, sejam quais forem os comutado-res 425b-e que possam ser deslocados para eliminar essa conexão elétrica podem ser também deslocados.

Em uma modalidade, quaisquer dos corpos de eletrodo intermediários 12b a e podem ser reatribuídos de uma ação como anodos para agirem como catodos, ou vice-versa, com base nas conexões elétricas formadas durante o modo de carga paralelo 600. Por exemplo, se o crescimento de combustível conectar eletricamente o corpo de eletrodo 12c (como um catodo) ao corpo de eletrodo 12d (como um eletrodo de carregamento), embora o corpo de eletrodo 12e ainda esteja crescendo em combustível, o controlador 230 pode atribuir o par de corpos de eletrodo de combustível ligados 12c a d para agir junto como um eletrodo de carregamento, em que ambos os comutadores de corpo de eletrodo 425c a d conectam os corpos de eletrodo 12c a d ao segundo terminal 140 por via do segundo barramento 427b, de maneira que o crescimento de combustível bidirecional de combustível no corpo de eletrodo 12e continua. Se o crescimento no corpo de eletrodo 12a tiver os corpos de eletrodo eletricamente conectados 12a a b, então o corpo de eletrodo 12b seria eletricamente desconectado do segundo barramento 427b, de maneira que exista uma diferença potencial entres os corpos de eletrodo 12a e b e os corpos de eletrodo 12c a d, de maneira que possa o-correr o crescimento de combustível adicional nos corpos de eletrodo 12a a b (como um catodo) em direção aos corpos de eletrodo 12c a d (como um eletrodo de carregamento).

Se o crescimento de combustível no corpo de eletrodo 12e, que é inicialmente um catodo eletricamente conectado ao primeiro terminal 130 por via do comutador de corpo de eletrodo 425e e o primeiro barramento 427a ocasionar um curto circuito com o eletrodo de carregamento separado 70, o controlador 230 pode então deslocar o comutador de corpo de eletrodo 425e para desconectar eletricamente o corpo de eletrodo 425e do primeiro barramento 427a, de maneira que o corpo de eletrodo 12e e o eletrodo de carregamento separado 70, bem como o combustível de metal entre os mesmos, ajam como um eletrodo de carregamento interconectado. Se o corpo de eletrodo 12d for então reatribuído como um catodo (devido à conexão elétrica com o corpo de eletrodo 12c, por exemplo), então o crescimento de combustível pode continuar do corpo de eletrodo 12d em direção ao corpo de eletrodo 12e, devido à diferença potencial entre os mesmos.

Dessa maneira, a reatribuição dos corpos de eletrodo 12b a d pode progredir, medidos pelos testes de continuidade em 610, até, em 620, todos os corpos de eletrodo 12a a 12e e o eletrodo de carregamento separado 70 tenham curto-circuito, ou tenha sido alcançada uma capacidade limite para a célula 10. Novamente, o alcance da capacidade limite pode ser identificado por qualquer mecanismo adequado, incluindo em algumas modalidades a medição com o dispositivo de percepção 236, ou computando ou avaliando uma capacidade de carga através do controlador 230. Indiferen-temente, uma vez que a capacidade limite tenha sido alcançada, ou todos os eletrodos na célula 10 tenham curto-circuito, a célula pode terminar no modo de carga paralelo 600 e entrar em estado inativo, para aguardar um futuro modo de descarga.

Em algumas modalidades, o controlador 230 pode ser configurado para carregar a célula 10 de maneira que parte dos corpos de eletrodo 12a a e sejam carregados de acordo com o modo de carga progressivo 500, enquanto outros corpos de eletrodo 12a a 12e são carregados de acordo com o modo de carga paralelo 600. Em algumas modalidades, os diferentes desejos de taxa de carga e densidade de energia podem ser implementados na seleção de modo de carga em 440 por todo carregamento da célula 10, de maneira que pode ser considerado o tempo real precisa da aplicação que utiliza a célula 10. Em uma modalidade, o controlador 230 pode medir as características de descarga típicas da célula 10 além do tempo, e também modificar a seleção do modo de carga em 440. Como um exemplo não limi-tativo, se a célula 10 for utilizada em um veículo elétrico que seja utilizado intermitentemente durante as horas diurnas, mas não for utilizado à noite, então o controlador 230 pode utilizar o modo de carga paralelo 600 para carregar rapidamente o veículo conforme necessário durante o dia, contudo, pode utilizar o moco de carga progressivo à noite, de maneira que seja retida maior quantidade de energia armazenada pela célula 10 para uso no dia seguinte. Em uma modalidade, o controlador 230 pode ser mais sofisticado, e pode computar uma energia ótima mais complexa versus taxa de carga, para fornecer uma quantidade ótima para tempo de execução com base no uso da célula 10.

Pode ser apreciado que em algumas modalidades o controlador 230 pode ser também configurado para descarregar a célula 10 de várias maneiras. Em algumas modalidades, o algoritmo 430 pode ser também configurado para selecionar entre um modo de carregamento e um modo de descarga. Em uma modalidade, pode ser fornecido um algoritmo de descarga separado para o modo de descarga ou modos. Em algumas modalidades, diferentes modos de carregamento e de descarrega da corrente elétrica 10 podem ser gerenciados por um algoritmo de "operações de célula" mais amplo, que pode executar no controlador 230, por exemplo. Em algumas modalidades, apenas o eletrodo oxidante 14 e um corpo de eletrodo distai (isto é, corpo de eletrodo permeável 12a) são eletricamente conectados à carga L, de maneira que apenas o combustível conecta eletricamente os corpos de eletrodo permeáveis 12a a 12e. Durante a descarga, o combustível será progressivamente consumido do corpo de eletrodo 12e (proximal ao eletrodo oxidante 14), em direção ao corpo de eletrodo distai 12a. Uma vez que o combustível seja suficientemente consumido de cada dos corpos de eletrodo permeáveis intermediários 12b a d, esses corpos seriam eletricamente des-conectados do eletrodo de combustível 12 conectado à carga L.

Em algumas modalidades, o sistema de comutação 60 pode ser usado para conectar seletivamente os corpos de eletrodo permeáveis 12b a e, à carga L. Em uma modalidade, os corpos de eletrodo permeáveis 12b a e podem ser todos conectados à carga L por toda descarga da célula 10. Em outras modalidades, o controle dos corpos de eletrodo (isto é corpos de eletrodo permeáveis 12 b a e) que são eletricamente conectados à carga L po- de ser determinado pelo algoritmo de descarga, e pode depender de um modo de descarga específico. Em uma modalidade, a determinação para conectar ou desconectar seletivamente os corpos de eletrodo permeáveis 12b a e da carga L pode ser baseada nas medições, cancelamentos de manual, ou limites, que podem ser similares àqueles dos critérios de determinação 450 que são usados para determinar o modo de carga em 440 descrito acima. Por exemplo, a decisão para conectar ou desconectar um dos corpos de eletrodo permeáveis pode ser baseada nos critérios tais como voltagem, declive de voltagem, declive de corrente, capacidade de carga, ou valor de impedância ou resistência. Tais medições em várias modalidades podem ser tomadas sobre um ou mais dos corpos de eletrodo 12a a 12e, ou através de uma ou mais células 10. Em uma modalidade, podem ser usados os sensores tais como o dispositivo de percepção 236 associados a um ou mais dos corpos de eletrodo 12a a e e/ou uma ou mais das células 10 para fazer as medições.

De acordo com o acima exposto, em uma modalidade o dispositivo de percepção 236 pode ser, por exemplo, um voltímetro (digital ou analógico) ou outro dispositivo, ou dispositivos de medição de voltagem, que podem ser usados para determinar quando modificar a configuração da pluralidade de comutadores. Em algumas modalidades, o dispositivo de percepção 236 pode, em vez disso, medir corrente, resistência, ou qualquer outra propriedade elétrica ou física através ou da célula 10 que pode ser u-sada para determinar quando modificar a configuração da pluralidade de comutadores. Em algumas modalidades, o controlador 230 pode controlar os comutadores do sistema de comutação 60 com base na passagem de incrementos de tempo. Por exemplo, em uma modalidade pode ser conhecido o tempo para consumo de combustível entre os corpos de eletrodo adjacentes e usado para calcular quando operar o sistema de comutação 60 de modo a desconectar aqueles esgotados dos corpos de eletrodo 12b a e.

As modalidades precedentes ilustradas foram fornecidas apenas para ilustrar os princípios estrutural e funcional da presente invenção, e não devem ser consideradas como limitativos. Ao contrário, a presente invenção pretende englobar todas as modificações, substituições, e alterações dentro do espírito e escopo das reivindicações que se seguem. O objeto da presente aplicação, de propriedade de Fluidic, Inc., foi desenvolvido como um resultado de atividades realizadas dentro do escopo de uma acordo de licença qualificando como um acordo de pesquisa conjunta sob 35 U.S.C §103(e)(2) e (3) entre Fluidic, Inc e Arizona Science and Technology Enterprises, LLC agindo para o Board of Agents para e em nome de Arizona State University, que foi, na realidade, antes do desenvolvimento da invenção reivindicada.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Célula eletroquímica, compreendendo: um eletrodo de combustível compreendendo uma série de corpos de eletrodo permeáveis arranjados em relação afastada; um eletrodo oxidante afastado do eletrodo de combustível; um eletrodo de carregamento selecionado de um grupo consistindo em (a) o eletrodo oxidante, (b) um terceiro eletrodo afastado do eletrodo de combustível e do eletrodo oxidante, (c) uma parte do eletrodo de combustível; um meio ionicamente condutível contatando os eletrodos; um controlador acoplado a uma pluralidade de corpos de eletrodo do eletrodo de combustível, o dito controlador sendo configurado para aplicar uma corrente elétrica entre o eletrodo de carregamento e pelo menos um dos corpos de eletrodo permeáveis com o eletrodo de carregamento funcionado como um anodo e pelo menos um corpo de eletrodo permeável funcionando como um catodo, de maneira que os íons de combustível de metal redutível no meio ionicamente condutível sejam reduzidos e eletrodeposita-dos como combustível de metal na forma oxidável no pelo menos um corpo de eletrodo permeável, de maneira que a dita eletrodeposição ocasione o crescimento do combustível de metal dentre os corpos de eletrodo permeáveis com o combustível de metal eletrodepositado entre os corpos de eletrodo permeáveis, em que o dito controlador é configurado para aplicar seletivamente a corrente elétrica a um número diferente dos ditos corpos de eletrodo permeáveis, cada um funcionando como um catodo, com base em pelo menos um parâmetro de entrada de modo a ajustar uma taxa e densidade do crescimento do combustível de metal eletrodepositado.

2. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 1, em que o dito controlador é configurado para selecionar entre: (1) um modo de crescimento progressivo de densidade mais alta em que a corrente elétrica é aplicada a um terminal de um dos corpos de eletrodo permeáveis com o eletrodo de carregamento funcionando como o anodo e o corpo de eletrodo terminal funcionando como o catodo, de maneira que os íons de combustível de metal redutíveis são reduzidos e eletrode-positados como combustível de metal na forma oxidável no corpo de eletrodo permeável terminal, a dita eletrodeposição ocasionando o crescimento do combustível de metal dentre os corpos de eletrodo permeáveis de maneira que o combustível de metal eletrodepositado estabeleça uma conexão elétrica entre o corpo de eletrodo terminal e cada corpo de eletrodo permeável subsequente com a dita redução e deposição ocorrendo em cada corpo de eletrodo permeável subsequente ao estabelecer a dita conexão elétrica; e (2) um modo de crescimento de taxa mais alta em que a corrente elétrica é aplicada simultaneamente a uma pluralidade dos ditos corpos de eletrodo com o eletrodo de carregamento funcionando como o anodo e cada um da pluralidade de corpos de eletrodo funcionando como catodos de maneira que os íons de combustível de metal redutíveis sejam reduzidos e ele-trodepositados como combustível de metal em forma oxidável no corpo de eletrodo permeável terminal, a dita eletrodeposição ocasionando o crescimento do combustível de metal entre os corpos de eletrodo permeáveis.

3. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 2, em que o controlador é configurado para aplicar a corrente elétrica no modo de crescimento de taxa mais alta simultaneamente a todos os corpos de eletrodo.

4. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 2, em que o controlador é configurado para aplicar a corrente elétrica no modo de crescimento de taxa mais alta simultaneamente a um menor número de corpos de eletrodo.

5. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 1, em que o controlador é configurado para variar o número de corpos de eletrodo aos quais é aplicada a corrente elétrica ao mesmo tempo em que se executa uma operação de recarga.

6. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 1, em que o controlador é acoplado a um sensor que percebe uma condição da célula eletroquímica, e em que o parâmetro de entrada é inserido pelo sensor.

7. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 1, em que o parâmetro de entrada é inserido por via de uma entrada de usuário.

8. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 1, em que o parâmetro de entrada é um parâmetro limite e em que o controlador é também configurado para comparar uma propriedade de célula com o parâmetro de limite.

9. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 8, em que a propriedade de célula é uma voltagem, uma capacidade, uma impedância entre eletrodos, um declive de voltagens de eletrodo, uma corrente, uma resistência a um eletrodo de percepção, ou um curto-circuito para o eletrodo de carregamento.

10. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 1, em que o meio ionicamente condutível é um eletrólito.

11. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente uma pluralidade de comutadores acoplados o-perativamente entre controlador e uma pluralidade de corpos de eletrodo, em que o controlador é configurado para controlar um estado aberto e um estado fechado para cada um da pluralidade de comutadores, para aplicar seletivamente a corrente elétrica em parte da pluralidade de corpos de eletrodo.

12. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 2, em que no modo de crescimento de taxa mais alta, a corrente elétrica é aplicada simultaneamente à pluralidade de corpos de eletrodo de maneira que o eletrodo de carregamento compreenda parte da pluralidade de corpos de eletrodo funcionando como anodos e o eletrodo de combustível compreenda parte da pluralidade de corpos de eletrodo funcionando como catodos, e em que cada um da pluralidade de corpos de eletrodo funcionando como catodos é separado uns dos outros pela pluralidade de corpos de eletrodo funcionando como anodos.

13. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 1, em que o controlador é um controlador de carga / descarga.

14. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 2, em que o controlador é um controlador de carga / descarga.

15. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 6, em que o controlador é um controlador de carga / descarga.

16. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 8, em que o controlador é um controlador de carga / descarga.

17. Célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 12, em que o controlador é um controlador de carga / descarga.

18. Método de recarga de uma célula eletroquímica, em que a célula eletroquímica compreende: um eletrodo de combustível compreendendo uma série de corpos de eletrodo permeáveis arranjados em relação afastada; um eletrodo oxidante afastado do eletrodo de combustível; um eletrodo de carregamento selecionado do grupo consistindo em (a) o eletrodo oxidante, (b) um terceiro eletrodo afastado do eletrodo de combustível e do eletrodo oxidante, e (c) uma parte do eletrodo de combustível; um meio ionicamente condutível contatando os eletrodos; um controlador acoplado a uma pluralidade dos corpos de eletrodo do eletrodo de combustível, o dito controlador sendo configurado para aplicar uma corrente elétrica entre o eletrodo de carregamento e pelo menos um dos corpos de eletrodo permeáveis com o eletrodo de carregamento funcionando como um anodo e pelo menos um corpo de eletrodo permeável funcionando como um catodo, de maneira que os íons de metal de combustível redutíveis no meio ionicamente condutível sejam reduzidos e eletrode-positados como combustível de metal na forma oxidável no pelo menos um corpo de eletrodo permeável, de maneira que a dita eletrodeposição ocasione crescimento do combustível de metal entre os corpos de eletrodo permeáveis com o combustível de metal eletrodepositado estabelecendo uma conexão elétrica entre os corpos de eletrodo permeáveis, em que o dito controlador é configurado para aplicar seletivamente a corrente elétrica a um número diferente dos ditos corpos de eletrodo permeáveis com base em pelo menos um parâmetro de entrada de maneira a ajustar uma taxa e densidade do crescimento do combustível de metal ele- trodepositado; o método compreendendo: selecionar, com base no pelo menos um parâmetro, entre um modo de crescimento de densidade progressiva e um modo de crescimento de taxa mais alta; carregar a célula eletroquímica com base naquele selecionado do modo de carga de densidade progressiva mais alta e no modo de carga de taxa mais alta; em que, no modo de carga de densidade progressiva mais alta, o dito carregamento compreende: aplicar a corrente elétrica a um terminal dos corpos de eletrodo permeáveis, com o eletrodo de carregamento funcionando como o anodo e o corpo de eletrodo terminal funcionando como o catodo, de maneira que os íons de combustível de metal redutíveis sejam reduzidos e eletrodepositados como combustível de metal na forma oxidável no corpo de eletrodo permeável terminal, a dita eletrodeposição ocasionando o crescimento do combustível de metal entre os corpos de eletrodo permeáveis de maneira que o combustível de metal eletrodepositado estabeleça uma conexão elétrica entre o corpo de eletrodo terminal e cada corpo de eletrodo permeável subsequente com a dita redução e deposição ocorrendo em cada corpo de eletrodo permeável subsequente ao estabelecer a dita conexão elétrica; e em que, no modo de crescimento de taxa mais alta, o dito carregamento compreende: aplicar a corrente elétrica simultaneamente a uma pluralidade dos ditos corpos de eletrodo, com o eletrodo de carregamento funcionando como o anodo e cada da pluralidade de corpos de eletrodo funcionando como catodos, de maneira que os íons de combustível de metal redutíveis sejam reduzidos e eletrodepositados como combustível de metal na forma oxidável no corpo de eletrodo permeável terminal, a dita eletrodeposição ocasionando o crescimento do combustível de metal entre os corpos de eletrodo permeáveis; e desconectar a corrente elétrica para interromper o carregamen- to.

19. Método de recarga de uma célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 18, em que no modo de crescimento de taxa mais alta, o eletrodo de carregamento compreende um ou mais da pluralidade de corpos de eletrodo adjacentes à pluralidade de corpos de eletrodo funcionando como catodos.

20. Método de recarga de uma célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 18, em que, no modo de crescimento de taxa mais alta, o dito carregamento compreende executar teste de continuidade em uma ou mais da pluralidade de corpos de eletrodo para determinar as conexões elétricas formadas entre quaisquer dos corpos de eletrodo funcionando como catodos e qualquer eletrodo de carregamento; e desconectar quaisquer corpos de eletrodo.

21. Método de recarga de uma célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 18, em que o pelo menos um parâmetro inserido compreende medições obtidas por um sensor associado à célula eletroquímica, e em que o método também compreende perceber, usando o sensor, as medições da célula eletroquímica.

22. Método de recarga de uma célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 18, em que o pelo menos um parâmetro inserido compreende uma seleção de usuário do modo de carga de densidade progressiva mais alta ou o modo de crescimento de taxa mais alta, inserido por uma entrada de usuário, em que o método também compreende receber uma seleção de usuário pela entrada de usuário.

23. Método de recarga de uma célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 18, em que pelo menos um parâmetro inserido é um parâmetro limite e em que o controlador é também configurado para comparar uma propriedade de célula a um parâmetro limite para executar a dita seleção.

24. Método de recarga de uma célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 18, em que, no modo de crescimento de taxa mais alta, o dito carregamento compreende aplicar a corrente elétrica simultaneamente a todos os corpos de eletrodo.

25. Método de recarga de uma célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 18, em que, no modo de crescimento de taxa mais alta, o dito carregamento compreende aplicar a corrente elétrica simultaneamente em parte dos corpos de eletrodo.

26. Método de recarga de uma célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 18, em que o dito carregamento compreende variar, com o controlador, o número de corpos de eletrodo nos quais a corrente elétrica é aplicada ao mesmo tempo em que executa uma operação de carregamento.

27. Método de recarga de uma célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 18, em que o meio ionicamente condutível da célula eletroquímica é um eletrólito.

28. Método de recarga de uma célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 18, em que a célula eletroquímica também compreende uma pluralidade de comutadores operativamente acoplada entre o controlador e a pluralidade de corpos de eletrodo, e em que o dito carregamento compreende controlar um estado aberto e um estado fechado para cada da pluralidade de comutadores com o controlador, para aplicar seletivamente a corrente elétrica em parte da pluralidade de corpos de eletrodo.

29. Método de recarga de uma célula eletroquímica de acordo com a reivindicação 18, em que no modo de crescimento de taxa mais alta, o dito carregamento compreende aplicar a corrente elétrica simultaneamente à pluralidade de corpos de eletrodo de maneira que o eletrodo de carregamento compreenda parte da pluralidade de corpos de eletrodo funcionando como anodos e o eletrodo de combustível compreende parte da pluralidade de corpos de eletrodo funcionando como catodos, e em que cada um da pluralidade de corpos de eletrodo funcionando como catodos é separado entre si pela pluralidade de corpos de eletrodo funcionando como anodos.

30. Método de acordo com a reivindicação 18, em que o controlador é um controlador de carga / descarga.

31. Método de acordo com a reivindicação 21, em que o contro- lador é um controlador de carga / descarga.

32. Método de acordo com a reivindicação 23, em que o controlador é um controlador de carga / descarga.

33. Método de acordo com a reivindicação 28, em que o controlador é um controlador de carga / descarga.