CH651593A5 - Hilfszelle fuer ein elektrochemisches energiespeicherungssystem und die hilfszelle enthaltendes elektrochemisches energiespeicherungssystem. - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hilfszelle für ein elektrochemisches Energiespeicherungssystem zur Überführung und Reinigung von Halogen und/oder Halogenwasserstoffsäure in Elektrolyten, die diese Stoffe enthalten und auf ein elektrochemisches Energiespeicherungssystem, das die Hilfszelle enthält.
Bei elektrochemischen Energiespeicherungssystemen, bei denen Halogen und Halogenwasserstoffsäure, z.B. Chlor und/oder Salzsäure, als chemische Bestandteile eingesetzt werden, entwickeln sich aus den Elektroden gasförmige Verunreinigungen wie Kohlendioxid und Sauerstoff, die sich mit dem Chlorgas vermischen. Zusätzlich werden Verunreinigungen wie Eisen, Mangan, Tital, Vanadium und viele andere metallische und nichtmetallische Verunreinigungen aus den Elektroden und Bauteilen herausgelöst und gelangen auf diese Weise in den Elektrolyten. Wenn die Konzentration der Verunreinigungen ein bestimmtes Aus-mass erreicht, wird die Gebrauchsleistung des elektrochemischen Systems nachteilig beeinflusst, und wenn die Verunreinigungen nicht in wirtschaftlicher Weise entfernt werden können, müssen das verunreinigte Chlor und der verunreinigte Elektrolyt ersetzt bzw. ausgetauscht werden. Die Kosten dieses Austausches können für den wirtschaftlichen Gesamtbetrieb eines elektrochemischen Energiespeicherungs-systems und auch jedes anderen Verfahrens, das auf hochreines Chlor und/oder hochreine Salzsäure angewiesen ist, eine beträchtliche Belastung darstellen. Die bekannten Verfahren zur Überführung und Reinigung von Chlor und Salzsäure sind beschwerlich und kostspielig.
Aufgabe der Erfindung ist daher eine Hilfszelle, die ein müheloses, billiges und einfaches Verfahren zur Überführung und Reinigung von Halogen und/oder Halogenwasserstoffsäure in Verbindung mit elektrochemischen Energiespeicherungssystemen, bei denen Halogen und/oder Halogenwasserstoffsäure als chemische Bestandteile eingesetzt werden, gestattet.
Halogen und/oder Halogenwasserstoffsäure können überführt und gereinigt werden, indem man eine erfin-dungsgemässe elektrochemische Hilfszelle einsetzt, wie sie im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist.
Die Erfindung wird nachstehend im allgemeinen und an Beispielen näher erläutert. Bei der Überführung und Reinigung von Halogen und/oder Halogenwasserstoffsäure handelt es sich um ein elektrochemisches Verfahren, das für die Verwendung bei elektrischen Energiespeicherungssystemen besonders geeignet ist und auf der Leichtigkeit beruht, mit der elektrischer Strom mittels Kationen, z.B. Wasserstoffionen, durch eine permselektive Membran hindurch transportiert wird. Bei dem genannten Verfahren wird zusätzlich zu der elektrochemischen Hauptzelle des Elektroenergie-Speicherungssystems eine elektrochemische Hilfszelle angewandt. Die Hauptzelle kann die Hauptzelle einer Zink/Halogen/Zinkhalogenid-Batterie, wie sie z.B. in der US-Patentschrift 37 13 888 (Simmons) beschrieben wird,
einer Halogenwasserstoffzelle, wie sie z.B. in der US-Patentschrift 18 47 435 beschrieben wird, oder ein beliebiges anderes elektrochemisches Energiespeichersystem sein, bei dem ein Halogen wie Chlor, Brom oder Jod und/oder eine Halogenwasserstoffsäure wie HCl, HBr und HJ angewandt werden. Aus Bequemlichkeitsgründen beziehen sich die nachstehenden Ausführungen auf Cl und HCl.
Die Hilfszelle enthält zwei Elektroden, von denen an einer eine geringe Überspannung in bezug auf die Oxida-tion von Halogenid, beispielsweise Chlorid, zu Chlor und an der anderen eine geringe Überspannung in bezug auf die Reduktion von Halogen wie Chlor auftritt. Die Erfindung unterliegt keiner Beschränkung im Hinblick auf das Material zur Bildung der Oxidations- und der Reduktionselektrode, und es können alle geeigneten Materialien verwendet werden, sofern die geringeren Überspannungen erzielt werden. Wie gefunden wurde, ist nicht graphitierter Kohlenstoff ein besonders geeignetes Material für beide Elektroden.
Die zwei Elektroden sind in zwei getrennten, jedoch benachbarten Kammern gehalten, die dadurch gebildet sind, dass zwischen die zwei Elektroden eine permselektive Membran angeordnet ist. Die Membran muss die Merkmale aufweisen, dass sie für aufgelöstes Chlor im wesentlichen undurchlässig ist, jedoch eine Überführung von Ionen kaum behindert, und dass sie den getrennten und kombinierten korrodierenden Einwirkungen von Chlor, anderen Elektrolyseprodukten und dem Elektrolyten widersteht. Man fand,
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dass die in Übereinstimmung mit der US-Patentschrift 3 282 875 hergestellten, kationpermselektiven Membranen alle diese Erfordernisse für eine Vielzahl von Systemen, darunter die Systeme Zink/Chlor, Wasserstoff/Chlor und Natrium/Chlor, erfüllen. Die zwei Kammern sind so aufgebaut, dass ein Elektrolyt in die Kammern hinein und aus diesen heraus sowie um die Elektroden herum und/oder durch diese hindurch im Kreislauf geführt werden kann. Die durch die Kammern hindurch im Kreislauf geführten Elektrolyten müssen Chloridionen enthalten, und der um die Reduktionselektrode herum oder durch diese hindurch im Kreislauf geführte Elektrolyt muss zusätzlich auch Chlor enthalten, das vorzugsweise darin aufgelöst ist.
Die Hilfszelle kann in die Elektrolytzufuhr zur elektrochemischen Hauptzelle des elektrochemischen Energiespei-cherungssystems oder in das Produktentfernungssystem einer solchen Zelle oder in beide zwischengeschaltet werden, wie nachstehend näher erläutert wird.
Die Hilfszelle wird in etwas verschiedenen Weisen betrieben, je nachdem, ob eine Reinigung von Chlor, eine Überführung von Chlor, eine Reinigung von Salzsäure,
eine Überführung von Salzsäure oder verschiedene Kombinationen solcher Reinigungs- und Überführungsvorgänge erwünscht sind.
Wenn eine Reinigung und Überführung von Chlor erwünscht ist, wird durch beide Kammern der Hilfszelle hindurch ein geeigneter chlorionenhaltiger Elektrolyt (z.B. Salzsäure, eine Lösung von Chlorwasserstoff in Wasser) im Kreislauf geführt. Das zu reinigende Chlorgas wird kontinuierlich in der Salzsäure aufgelöst, die durch die Kammer, in der die Chlorreduktionselektrode enthalten ist, hindurch im Kreislauf geführt wird. Um das Potential der Chlorreduktionselektrode auf einem in bezug auf das Potential der Chlor-oxidationselektrode ausreichend negativen Wert zu halten und dadurch einen angemessenen Strom fliessen zu lassen, wird eine Spannung angelegt. Die Grösse der Potentialdifferenz ist eine Funktion einer Vielzahl von Faktoren, in die das Material der Elektroden, die Konzentration des chlorid-haltigen Elektrolyten, die Konzentration des Chlors im Elektrolyten usw. eingeschlossen sind. Für irgendein gegebenes System kann die geeignete Potentialdifferenz leicht anhand von wenigen einfachen Versuchen festgestellt werden. Zum Beispiel wird im Fall einer mit Chlor gesättigten Salzsäure mit einer Stärke von 10%, die bei Normaltemperatur und -druck um die Reduktionselektrode herum-und mit einer Geschwindigkeit von 1,0 ml/min pro cm2 der Elektrodenfläche durch die Reduktionselektrode hin-durchfliesst, ein Strom von 30 A/dm2 durch eine Spannung von etwa 300 mV leicht aufrechterhalten.
Bezüglich dieser relativ sehr rohen Stromdichte ist die Überspannung von etwa 300 mV ausserordentlich gering.
In diesem Fall hat der durch die Zelle fliessende Strom folgende Wirkungen: (a) das aufgelöste Chlor wird entsprechend vom Faradayschen Gesetzt mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,2 g/Ah an der Reduktionselektrode in Chlorionen umgewandelt; (b) Wasserstoffionen aus der in der Oxidationskammer befindlichen Salzsäure bewegen sich durch die permselektive Membran in die Reduktionskammer im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der die Chlorionen an der Reduktionselektrode, erzeugt werden und (c) Chlorionen in der Oxidationskammer werden durch die Oxidationselektrode mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit in Chlor umgewandelt, mit der das aufgelöste Chlor in der Reduktionskammer in Chlorionen umgewandelt wird.
Das Nettoergebnis der drei vorstehend beschriebenen Wirkungen besteht darin, dass reines Chlor kontinuierlich mit annähernd der gleichen Geschwindigkeit aus der in der
Oxidationskammer befindlichen Salzsäure extrahiert wird, mit der verunreinigtes Chlor kontinuierlich in die in der Reduktionskammer befindliche Salzsäure hineingelöst wird. Das scheinbare Ergebnis des Betriebes der Hilfszelle be-5 steht demnach darin, dass Chlor aus der Reduktionskammer zu der Oxidationskammer «übergeführt» wird und dass im Verlauf einer solchen «Überführung» das Chlor «gereinigt» wird. Die Reinheit des erhaltenen, reinen Chlors hängt hauptsächlich von der Reinheit der in der Oxidationskam-io mer befindlichen Salzsäure ab.
Das Chlor wird in die Oxidationskammer übergeführt, obwohl der Druck in der Oxidationskammer wesentlich über dem Druck in der Reduktionskammer liegen kann. Nur eine sehr niedrige Überspannung von z.B. 50 mV wird 15 benötigt, um einen Druckunterschied des Chlors von 6,89 bar zu überwinden. Es ist offensichtlich, dass das Zellen-gefüge und insbesondere die permselektive Membran dazu befähigt sein müssen, den Druckunterschieden zu widerstehen. Das Zellenverfahren, bei dem das Chlor scheinbar 20 von niedrigem zu hohem Druck übergeführt wird, hat in bezug auf die Energie einen ausserordentlich hohen Wirkungsrad und kann anstelle eines mechanischen Kompressors zum Komprimieren und Verflüssigen von Chlor mit der Reinigungswirkung oder, falls erwünscht, ohne die Reini-25 gungswirkung, angewandt werden. Im allgemeinen können Druckunterschiede von bis zu etwa 68,95 bar, vorzugsweise im Bereich von etwa 1,38 bis 10,34 bar, angewandt werden.
Man erkennt, dass gleichzeitig mit der wie vorstehend 30 beschrieben bewirkten Reinigung und Überführung von Chlor auch eine Reinigung und Überführung von Salzsäure bewirkt wird. So wird die Salzsäure kontinuierlich in der Oxidationskammer verdünnt und in der Reduktionskammer konzentriert, während das Chlor in der Reduk-35 tionskammer aufgelöst und in der Oxidationskammer abgegeben wird. Daher wird Chlorwasserstoff scheinbar aus der Oxidationskammer in die Reduktionskammer «übergeführt», d.h. in der zur Überführung» des Chlors entgegengesetzten Richtung.
40 Wenn das in der Oxidationskammer entwickelte Chlor im Kreislauf herumgeführt und in der Reduktionskammer wieder aufgelöst wird, besteht die einzige sichtbare Veränderung der chemischen Bestandteile der Zelle in der Überführung von Chlorwasserstoff. Daher wirkt die Hilfszelle 45 in dem Fall, dass das Chlor im Kreislauf geführt wird, als Chlorwasserstoff-Überführungszelle. Durch das im Kreislauf geführte Chlor werden keine wesentlichen Mengen von . nichtflüchtigen Verunreinigungen in die Reduktionskammer hinübergetragen. Als Ergebnis kann relativ reine Salz-50 säure periodisch oder kontinuierlich aus der Reduktionskammer entnommen werden, wenn die Oxidationskammer periodisch oder kontinuierlich mit relativ verunreinigter Salzsäure aufgefüllt wird. Im letztgenannten Fall hat die Zelle daher die Wirkung einer Sälzsäure-Reinigungszelle. 55 Beispiele für die Art und Weise, in der die Hilfszelle in ein elektrochemisches Energiespeicherungssystem eingebaut werden kann, werden nachstehend erläutert.
Bei einer Zink-Chlor-Batterie, wie sie z.B. in der vor- -stehend erwähnten Patentschrift von Simmons beschrieben 60 wird, wird das während der Ladung entwickelte Chlorgas bei Umgebungsdruck in der in der Reduktionskammer der Hilfszelle befindlichen Salzsäure gelöst und von dort, wie vorstehend beschrieben, in die Oxidationskammer übergeführt. Das entwickelte Chlor kann zur Umwandlung in 65 Chloroctahydrat in eine geeignete Vorrichtung geleitet werden, wie es in der vorstehend erwähnten Patentschrift beschrieben wird. Alternativ kann der Druck in der Oxidationskammer auf einer Höhe gehalten werden, die dazu
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ausreicht, dass das Chlor während seiner Entwicklung verflüssigt wird, und das flüssige Chlor kann zur Speicherung im verdichteten Zustand entfernt werden. Wenn die Spannung an der Chlor-Überführungszelle umgekehrt wird, kann das Chlor zur Entladung des Zink-Chlor-Batterie aus der Speicherung heraus in die bei Umgebungsdruck befindliche Kammer (bei der es sich jetzt um die Oxidationselek-trodenkammer handelt) übergeführt werden.
Bei einer Wasserstoff-Chlor-Batterie wird das in dem Gas oberhalb des flüssigen Chlors befindliche Chlor periodisch durch die Hilfszelle hindurch übergeführt, und der Rest des Gases, der nicht übergeführt wird und bei dem es sich daher nicht um Chlor handelt, wird periodisch aus dem System herausgelassen. Auf diese Weise wird eine Reinigung des Chlors bewirkt.
Als Beispiel für eine Überführung von Chlorwasserstoff wird der Chlorwasserstoff zum Zwecke der Regulierung des pH-Wertes in den Zinkchlorid-Elektrolyten der vorstehend erwähnten Zink-Chlor-Batterie übergeführt. Um dieses Ergebnis zu erzielen, wird der aus dem Zink-Chlor-Batterie-system im Kreislauf geführte Zinkchlorid-Elektrolyt im Kreislauf durch die Reduktionselektrodenkammer hindurchgeführt, und die Oxidationselektrodenkammer enthält Salzsäure, die periodisch oder kontinuierlich ersetzt wird, während der Chlorwasserstoff übergeführt und die Säure dadurch verdünnt wird. Die zwei Kammern können sich unter dem gleichen Druck befinden, und das Chlor wird, wie vorstehend erläutert wurde, um die zwei Kammern herum im Kreislauf geführt, so dass es bei dem Chlorwasserstoff -Überführungsverfahren keinen Nettoverbrauch von Chlor gibt
Wenn die Hilfszelle als Zelle zur Reinigung von Salzsäure eingesetzt wird, wird die verunreinigte Säure periodisch oder kontinuierlich zur Oxidationskammer hinzugegeben und durch diese hindurch im Kreislauf geführt. Reine Salzsäure wird periodisch oder kontinuierlich aus der Reduktionskammer entnommen. Durch das Ausmass der in der Reduktionskammer erzielten Konzentrierung und das Ausmass der in der Oxidationskammer erlaubten Verdünnung wird zum Teil der Verbrauch an elektrischer Energie pro Mengeneinheit der gereinigten Säure festgelegt. Z.B. kann je nach den Kosten der elektrischen Energie und dem Preis der reinen Salzsäure eine Konzentrierung der reinen Säure bis zu 25 Gew.-% und eine Verdünnung der verunreinigten Säure bis 5 Gew.-% den Optimalfall darstellen. Es führt zu einem niedrigeren Energieverbrauch, wenn man die Zelle mit einem erhöhten Druck betreibt, wodurch man die Auflösung des Chlors in der Reduktionskammer erleichtert, die Menge des in der Reduktionskammer aufgelösten Chlors erhöht und die Grösse der Chlorbläschen in der Oxidationskammer vermindert. Der niedrigste Energieverbrauch wird erzielt, wenn die Zelle bei einem Druck betrieben wird, der über dem Verflüssigungsdruck des Chlors liegt, so dass das Chlor in flüssiger Form im Kreislauf geführt wird. Das flüssige Chlor wird direkt in der in der Reduktionskammer befindliche Säure gelöst, ohne dass es durch die Gasphase hindurchläuft. Bei der Reinigung der Salzsäure gibt es natürlich keinen Nettoverbrauch an Chlor.
Die erfindungsgemässe Hilfszelle kann so betrieben werden, dass sie gleichzeitig eine Überführung von Chlor und von Salzsäure bewirkt, was nachstehend näher erläutert wird. Bei einem elektrochemischen Energiespeicherungssystem auf Wasserstoff-Chlor-Basis wird Chlorwasserstoff mit Hilfe von zwei Elektroden unter Bildung von Wasserstoff und Chlor elektrolysiert und aus diesen Elementen gebildet. Die eine Elektrode ist eine typischerweise aus Platin bestehende Wasserstoffelektrode, und die andere ist eine
Chlorelektrode, die typischerweise aus Kohlenstoff besteht. Bei einer solchen Batterie werden die Wasserstoffelektrode und die Chlorelektrode durch eine permselektive Membran getrennt, die hauptsächlich dazu dient, den Wasserstoff von dem Chlor getrennt zu halten. Bei einer solchen Wasser-stoff-Chlor-Batterie können höhere Wirkungsgrade erzielt werden, wenn die auf der Elektrolyse beruhende Konzentrationsveränderung der Salzsäure in der Chlorelektrodenkammer der Batterie auf einem Minimum gehalten werden kann. Vom Standpunkt der Sicherheit und der Kontrolle aus ist es auch vorteilhaft, wenn die Chlorkonzentration in der Salzsäure bei der Chlorelektrode unter dem Sättigungswert gehalten werden kann. Ein weiterer Vorteil im Hinblick auf die Sicherheit kann verwirklicht werden, wenn der Chlor-Speicherbehälter gegenüber der Wasserstoff-Chlor-Zelle abgepuffert werden kann. Alle diese Vorteile können erzielt werden, indem man die erfindungsgemässe Chlor-Chlorwasserstoff-Überführungszelle zwischen der Wasser-stoff-Chlor-Zelle und dem Salzsäure- und Chlor-Speicher-behälter anordnet, um einen Puffer zur Verfügung zu stellen, der die direkte Verbindung zwischen dem Speicherbehälter und der Zelle verhindert. Bei dieser Abpufferungs-anordnung wird das in der Wasserstoff-Chlor-Zelle gebildete Chlor durch die Hilfs-Überführungszelle in den Speicherbehälter übergeführt, statt dass es direkt in den Speicherbehälter übergeführt wird. Gleichzeitig mit dem Verbrauch von Chlorwasserstoff in der Wasserstoff-Chlor-Zelle wird Chlorwasserstoff aus dem Salzsäure-Speicherbehälter durch die Hilfs-Überführungszelle in die Wasserstoff-Chlor-Zelle übergeführt. Umgekehrt wird in der Wasserstoff-Chlor-Zelle verbrauchtes Chlor aus seinem Speicherbehälter durch die Hilfs-Überführungszelle in die Wasserstoff-Chlor-Zelle übergeführt. Gleichzeitig wird in der Wasserstoff-Chlor-Zelle gebildeter Chlorwasserstoff aus der Zelle durch die Hilfs-Überführungszelle in den Speicherbehälter übergeführt. Sowohl in den Fällen der Ladung als auch der Entladung, wie sie vorstehend erwähnt wurden, fliesst durch die Über-führungszelle etwa der gleiche elektrische Gesamtstrom wie durch die Wasserstoff-Chlor-Zelle.
Bei bestimmten Typen von elektrochemischen Energie-speicherungssystemen ist es von Vorteil, wenn die Hilfszelle nur in einem Teil der Zeit bzw. zeitweilig betrieben wird. Z.B. ist bei einer Kraftwagenbatterie der Wirkungsgrad der Ladung weniger wichtig als der Wirkungsgrad der Entladung, und die Hilfs-Überführungszelle könnte geeigneterweise mit dem Hauptzweck der Verminderung der Chlorkonzentration in der eingefüllten Salzsäure nur während des Ladens betrieben werden. Auch könnte bei solchen Anwendungen für transportable Batterien die Über-führungszelle vorteilhafterweise in einem Teil der Zeit vollständig und in der übrigen Zeit teilweise umgangen werden. Eine teilweise Umgehung würde natürlich dazu führen,
dass durch die Hilfs-Überführungszelle ein niedrigerer Strom fliesst als durch die Wasserstoff-Chlor-Zelle, und die Verwendung einer kleineren Überführungszelle erlauben.
Die erfindungsgemässe Überführungszelle unterscheidet sich in drei Hauptpunkten von einer Salzsäure-Elektrolysenzelle. Erstens werden bei der erfindungsgemässen Zelle zwei Chlorelektroden eingesetzt, während bei einer Elektrolysenzelle eine Wasserstoffelektrode benötigt wird. Zweitens ist bei der Elektrolysenzelle an der Reduktionsseite kein Elektrolyt notwendig, der aufgelöstes Chlor enthält, während im Gegensatz dazu bei der erfindungsgemässen Zelle eine solche Notwendigkeit besteht. Schliesslich wird bei der HCl-Elektrolysenzelle der Elektrolyt elektrolysiert, während bei der Überführungszelle das Chlor elektrolysiert wird.
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Claims (7)
1. Hilfszelle für ein elektrochemisches Energiespeiche-rungssystem zur Überführung und Reinigung von Halogen und/oder Halogenwasserstoffsäure in Elektrolyten, die diese Stoffe enthalten, gekennzeichnet durch ein Gehäuse,
eine permselektive Membran, durch die das Gehäuse in eine erste und eine zweite Kammer aufgeteilt ist, durch eine Elektrode mit geringer Überspannung bezüglich der Halo-genidoxidation in der ersten Kammer, eine Elektrode mit geringer Überspannung bezüglich der Halogenreduktion in der zweiten Kammer,, durch Vorrichtungen zur Erzeugung einer Potentialdifferenz zwischen den beiden genannten Elektroden, durch Vorrichtungen zum Zirkulieren eines halogenionenhaltigen Elektrolyts durch die erste Kammer, und durch Vorrichtungen zum Zirkulieren eines Halogenionen und freies Halogen enthaltenden Elektrolyten durch die zweite Kammer.
2. Hilfszelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem Vorrichtungen zur Erzeugung eines Druckunterschiedes zwischen der ersten und der zweiten Kammer enthält.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Hilfszelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem Vorrichtungen enthält, durch die in der ersten Kammer erzeutes Halogen zu der zweiten Kammer im Kreislauf geführt werden kann.
4. Elektrochemisches Energiespeicherungssystem, das eine elektrochemische Zelle, in der ein halogenionenhalti-ger Elektrolyt elektrolysiert wird, Vorrichtungen zur Zuführung des Elektrolyten zur elektrochemischen Zelle und Vorrichtungen zur Entfernung der Elektrolyseprodukte aus der elektrochemischen Zelle enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfszelle nach Anspruch 1 zwischen die elektrochemische Zelle einerseits und (a) die Vorrichtungen zur Zuführung des Elektrolyten oder die Vorrichtungen zur Entfernung der Elektrolyseprodukte, oder (b) die Vorrichtungen zur Zuführung des Elektrolyten und die Vorrichtungen zur Entfernung der Elektrolyseprodukte andererseits geschaltet ist.
5. Energiespeicherungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfszelle zwischen die elektrochemische Zelle und sowohl die Vorrichtungen zur Zuführung des Elektrolyten als auch die Vorrichtungen zur Entfernung der Elektrolyseprodukte geschaltet ist.
6. Energiespeicherungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ausserdem Vorrichtungen zur Erzeugung eines Druckunterschiedes zwischen der ersten und der zweiten Kammer der Hilfszelle enthält.
7. Energiespeicherungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ausserdem Vorrichtungen enthält, durch die in der ersten Kammer der Hilfszelle gebildetes Halogen zu dessen zweiter Kammer im Kreislauf geführt werden kann.
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Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4256554A (en) * | 1980-03-28 | 1981-03-17 | Energy Development Associates, Inc. | Electrolytic cell for separating chlorine gas from other gases |
US4784924A (en) * | 1981-06-08 | 1988-11-15 | University Of Akron | Metal-halogen energy storage device and system |
US4370392A (en) * | 1981-06-08 | 1983-01-25 | The University Of Akron | Chrome-halogen energy storage device and system |
CA1196951A (en) * | 1982-05-03 | 1985-11-19 | Peter Carr | Zinc chlorine battery in a chlorine producing/consuming plant |
CA1202071A (en) * | 1982-12-01 | 1986-03-18 | Patrick G. Grimes | Method and apparatus for maintaining the ph in zinc- bromine battery systems |
US4882240A (en) * | 1985-08-02 | 1989-11-21 | The Boeing Company | Closed cycle electrical power system |
US5520793A (en) * | 1995-04-03 | 1996-05-28 | Benham Electrosynthesis Company, Inc. | Methods of producing hydrogen iodide electrochemically |
DE19755636A1 (de) | 1997-12-15 | 1999-06-17 | Bayer Ag | Verfahren zur elektrochemischen Aufarbeitung von HCl-Gas zu hochreinem Chlor |
US8114541B2 (en) | 2007-01-16 | 2012-02-14 | Primus Power Corporation | Electrochemical energy generation system |
US20090239131A1 (en) | 2007-01-16 | 2009-09-24 | Richard Otto Winter | Electrochemical energy cell system |
US8273472B2 (en) * | 2010-02-12 | 2012-09-25 | Primus Power Corporation | Shunt current interruption in electrochemical energy generation system |
US8202641B2 (en) * | 2010-09-08 | 2012-06-19 | Primus Power Corporation | Metal electrode assembly for flow batteries |
US8450001B2 (en) | 2010-09-08 | 2013-05-28 | Primus Power Corporation | Flow batter with radial electrolyte distribution |
KR101078282B1 (ko) * | 2011-06-23 | 2011-10-31 | 한국지질자원연구원 | 알칼리 침출에 의한 순환형 유가금속 회수장치 및 방법 |
US8137831B1 (en) | 2011-06-27 | 2012-03-20 | Primus Power Corporation | Electrolyte flow configuration for a metal-halogen flow battery |
US9478803B2 (en) | 2011-06-27 | 2016-10-25 | Primus Power Corporation | Electrolyte flow configuration for a metal-halogen flow battery |
US9130217B2 (en) | 2012-04-06 | 2015-09-08 | Primus Power Corporation | Fluidic architecture for metal-halogen flow battery |
US8928327B2 (en) | 2012-11-20 | 2015-01-06 | Primus Power Corporation | Mass distribution indication of flow battery state of charge |
CN105308771B (zh) | 2013-03-08 | 2017-10-20 | 普里默斯电力公司 | 用于多相电解质流控制的存储槽 |
WO2016040810A2 (en) * | 2014-09-11 | 2016-03-17 | Case Western Reserve University | Bromide removal from aqueous solutions |
US10290891B2 (en) | 2016-01-29 | 2019-05-14 | Primus Power Corporation | Metal-halogen flow battery bipolar electrode assembly, system, and method |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1277216B (de) * | 1966-01-03 | 1968-09-12 | Hoechst Ag | Verfahren zur Foerderung der Rueckoxydation von kathodisch reduzierten Metallverbindungen bei der Elektrolyse von waessriger Salzsaeure |
US3635804A (en) * | 1969-07-24 | 1972-01-18 | Dow Chemical Co | Preparation of chlorine by electrolysis of hydrochloric acid and polyvalent metal chlorides |
US3713888A (en) * | 1970-06-26 | 1973-01-30 | Oxy Metal Finishing Corp | Process for electrical energy using solid halogen hydrates |
AR208064A1 (es) * | 1973-07-02 | 1976-11-30 | Energy Dev Ass | Dispositivo acumulador de energia electrica |
GB1485763A (en) * | 1973-08-24 | 1977-09-14 | Unigate Ltd | Electrochemical cells |
GB1485761A (en) * | 1973-08-24 | 1977-09-14 | Unigate Ltd | Electrochemical cells |
US3993502A (en) * | 1975-10-29 | 1976-11-23 | Energy Development Associates | Metal halogen hydrate battery system |
US4049880A (en) * | 1976-06-11 | 1977-09-20 | Energy Development Associates | Self-generating halogen liquification in a secondary battery |
US4053376A (en) * | 1976-10-27 | 1977-10-11 | Ppg Industries, Inc. | Electrolytic production of hydrogen iodide |
-
1978
- 1978-04-03 US US05/892,692 patent/US4320179A/en not_active Expired - Lifetime
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