CN105308771A - 用于多相电解质流控制的存储槽 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液流电池存储槽，其包括存储槽外壳、经配置以在所述存储槽下部的停滞区或向所述停滞区提供包含液体金属卤化物电解质溶液和络合卤素相的电解质混合物的电解质入口及经配置以使所述液体金属卤化物溶液从所述存储槽流出的电解质出口。所述电解质出口是经定位使得使用中所述液体金属卤化物溶液逆着重力向上流动以到达所述电解质出口而所述络合卤素相沉降在所述停滞区中。

Description

用于多相电解质流控制的存储槽
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2013年3月8日申请的美国临时申请案序号61/774,879的权益，其是以其全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及电化学系统和使用所述电化学系统的方法。
背景技术
可再生能源的开发已振兴对用于离峰值能量存储的大型电池的需求。对这类应用的要求与其它类型可再充电电池(如铅酸电池)的那些要求不同。一般要求电力网中用于离峰值能量存储的电池具有低资本成本、长循环寿命、高效及低维修保养的特征。
适于这类能量存储的一种电化学能量系统为所谓的“液流电池”，其使用在所述电化学系统的标准操作期间在放电模式中在标准正电极处进行还原的卤素组分和适于在标准负电极处被氧化的可氧化金属。水性金属卤化物电解质用于补充卤素组分的供给，因为卤素组分在正电极处被还原。电解质在电极区域与存储槽区域之间循环。这类系统的一个实例是使用锌作为金属和使用氯作为卤素。
这类电化学能量系统述于例如美国专利案号3,713,888、3,993,502、4,001,036、4,072,540、4,146,680及4,414,292中，其揭示内容是以其全文引用的方式并入本文中。
发明内容
一个实施例涉及一种液流电池存储槽，其包括存储槽外壳、经配置以在存储槽下部的停滞区或向所述停滞区提供包含液体金属卤化物电解质溶液和络合卤素相的电解质混合物的电解质入口及经配置以使所述液体金属卤化物溶液从所述存储槽流出的电解质出口。所述电解质出口是经定位使得使用中所述液体金属卤化物溶液逆着重力向上流动以到达所述电解质出口而所述络合卤素相沉降在所述停滞区中。
另一个实施例涉及一种操作液流电池的方法，所述方法包括在存储槽下部的停滞区或向所述停滞区提供来自液流电池堆叠的包含液体金属卤化物电解质溶液和络合卤素相的电解质混合物，及将所述液体金属卤化物溶液从所述存储槽提供到所述液流电池堆叠使得所述液体金属卤化物溶液在所述存储槽中逆着重力向上流动而所述络合卤素相沉降在所述停滞区中。
另一个实施例涉及一种液流电池系统，其包括液流电池单元的堆叠、络合卤素相存储槽、液体金属卤化物电解质溶液存储槽和位于所述电化学电池堆叠与所述存储槽之间的流动路径中的包括一个或多个聚结过滤器和一个或多个沉降器的腔室。离开所述腔室的液体金属卤化物电解质溶液被引导到所述液体金属卤化物电解质溶液存储槽而离开所述腔室的络合卤素相被引导到所述络合卤素相存储槽。
另一个实施例涉及一种液流电池系统，其包括液流电池单元的堆叠、在所述堆叠中的包括贫络合卤素相电解质出口的第一堆叠出口及在所述堆叠中的包括富络合卤素相电解质出口的第二堆叠出口。所述系统还包括存储槽，其包括存储槽外壳、位于所述存储槽的下部的第一电解质入口及位于所述存储槽的下部的第二电解质入口、流体连接到所述第一电解质入口的第一扩散器和流体连接到所述第二电解质入口的第二扩散器。第一出口管道将第一堆叠出口与所述存储槽的第一电解质入口流体连接，及第二出口管道将第二堆叠出口与所述存储槽的第二电解质入口流体连接。
附图说明
图1A、1B、1D、2到4、6到9、12到16、17A、17C、18、19A、20、21、22和23显示本发明各种实施例的装置的横截面侧视图。
图1C为根据本发明一个实施例的装置的平面图。
图5为聚结过滤器的一部分的示意性说明。
图10和11为沉降器的示意性说明。
图17B为根据本发明一个实施例的装置的平面图。
图17D为根据本发明一个实施例的装置的三维透视图。
图19B为根据本发明一个实施例的装置的平面图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及金属-卤素液流电池系统和使用这些系统的方法。所述方法的实施例包括通过在存储槽外壳底部的停滞区或向所述停滞区提供来自液流电池堆叠的具有液体金属卤化物电解质溶液和络合卤素相的电解质混合物和将所述液体金属卤化物溶液从所述存储槽外壳提供到所述液流电池堆叠使得所述液体金属卤化物溶液在所述存储槽外壳中逆着重力向上流动而所述络合卤素相沉降在所述停滞区中来操作液流电池。更详细地述于下文中的系统的实施例包括一个或多个经配置以实施所述方法的存储槽。
所述系统的实施例包括具有单一流动回路的流动架构。常规的金属卤素液流电池是通过在各液流电池的正电极与负电极之间使用隔板和用于电解质和卤素反应物的不同存储槽而保持反应物流包含于两个不同流动回路中来维持电化学效率。下文配置描述用于反应物处理的结合单一流动回路系统的简易性和可靠性与反应物分离厂内其它系统(BOP)组件的系统和方法。优选的是，所述单一流动回路系统包括在各液流电池的正电极与负电极之间无隔板(即未分割反应区段)的液流电池单元的堆叠和针对于电解质和浓缩(例如，络合)卤素反应物的常见存储槽。
电化学(例如，液流电池)系统可包括其内体积中包含一个或多个电化学电池(例如，液流电池单元的堆叠)的容器、金属卤化物电解质、电解质存储槽和经配置以将金属卤化物电解质传递到所述电化学电池的流动回路。所述流动回路可为使用泵以在存储槽与电池之间传递电解质的死循环回路。在许多实施例中，所述环路回路可为死循环回路。
各个电化学电池可包括可作为正电极的流体可渗透第一电极、可作为负电极的流体不可渗透第二电极和位于所述电极之间的反应区段。在某些实施例中，所述第一电极可为多孔电极或包含至少一个多孔组件。例如，所述第一电极可包括多孔或可渗透金属电极，如经钌或铱涂覆的钛或钽，如经氧化钌涂覆的钛。在放电模式中，所述第一电极可作为正电极，卤素可在此处被还原为卤离子。在第一电极中使用多孔材料，可提高卤素反应物的还原效率。所述第二电极可包括镀覆锌的金属，如钛或镀钌钛(即，经钌涂覆的钛，其中钌被氧化以形成氧化钌)。或者，所述第二电极可包括碳或碳浸渍塑料。
优选的是，所述反应区段缺乏隔板并且电解质在各电池中电极之间无间隔的情况下循环通过相同流动路径(例如，单一回路)。换句话说，所述反应区段可为使得其在不可渗透电解质中的卤离子的相同电池的正电极与负电极之间不包含膜或隔板的那些。此外，电池可为混合液流电池单元而非氧化还原液流电池单元。因此，在混合液流电池单元中，将金属(如锌)镀覆到一个电极上，所述反应区段缺乏允许离子通过的离子交换膜(即在阴极电极与阳极电极之间无离子交换膜)及电解质未经离子交换膜分离成阴极电解质和阳极电解质。电解质存储在一个存储槽中而非存储在独立的阴极电解质而阳极电解质存储槽中。
优选的是，所述电化学系统可为可逆，也就是说，能够以充电和放电操作模式工作。所述可逆电化学系统通常会在电解质中使用至少一种金属卤化物，使得金属卤化物的金属呈其还原形式时足够强并且稳定以便形成电极。可用于可逆系统中的金属卤化物包括锌卤化物，因为元素锌足够稳定以便形成电极。优选的是，所述电解质为至少一种金属卤化物电解质化合物(如ZnBr2和/或ZnCl2)的水溶液。例如，所述溶液可为ZnBr2和/或ZnCl2的15到50％水溶液，如25％溶液。在某些实施例中，所述电解质可包含一种或多种可增强电解溶液的电导率的添加剂。当所述电解质包含ZnBr2时，则所述电解质还可包含溴络合剂，如溴化季铵(QBr)，如溴化N-乙基-N-甲基吗啉鎓(MEM)、溴化N-乙基-N-甲基吡咯烷鎓(MEP)或溴化四丁基铵(TBA)。
图1A显示根据一个实施例的电化学系统100。这一实施例包括一个或多个电化学电池102，如电池102的堆叠101。所述堆叠可为(例如)水平电池的垂直堆叠。各电池102包含可渗透正电极102A和不可渗透负电极102B。堆叠101是流体连接到垂直定向存储槽104(即，包括槽或另一个适合液体容器形状的存储槽外壳)。在一个实施例中，存储槽104包括三个部分：下部104A(例如，停滞区)、中间部分104B和上部104C。络合卤素相(如，与络合剂络合的溴(如溴化季铵(QBr)，如溴化N-乙基-N-甲基-吗啉鎓(MEM)、溴化N-乙基-N-甲基-吡咯烷鎓(MEP)或溴化四丁基铵(TBA)))存储在存储槽104的下部104A(例如，停滞区)中。下部104A除络合卤素相外还可包含一些水性卤素电解质。中间部分104B包含具有少量络合剂或不具有络合剂的水性卤素电解质(例如，ZnCl2和/或ZnBr2液体金属卤化物电解质溶液)。气态物质(如气泡、卤素(例如Cl2或Br2)和氢气)存储在存储槽104的上部104C(例如，头部空间)中。
对部分104A、104B和104C的高度无特定限制，只是区域104B位于区域104A与104C之间。例如，部分104A可占存储槽体积的2到20％(如5到10％)，部分104C可占存储槽体积的0.1到3％(如0.5到1％)和部分104B占存储槽104体积的大部分剩余体积(例如，77到98％，如90到95％)。一般来说，从堆叠101经由管道126返送到存储槽104的电解质流为可包含至多下列三个相的经彻底混合的均质流：包含大部分体积的液体电解质溶液、由络合卤素组成并且包含小分率(约5到10体积％)的较高密度液体和任选的夹带在所述液流中或以电化学反应的副产物形式产生并且包含极小分率(一般小于1体积％)的气体混合物。使所述混合流的所述相分别分离成存储槽104部分104B、104A和104C，如将在下文更详细地论述。
优选的是，然非必须地，包含电池102的堆叠101和存储槽104子系统140的整个电化学系统100位于相同外壳150中。然而，必要时，则堆叠101和子系统140可位于独立外壳中。
在一个实施例中，存储槽104包括主要入口106A，液体金属卤化物电解质溶液115与络合卤素相116的混合物114从电化学电池102的堆叠101经由管道126通过所述主要入口106A而被接收。在图1的实施例中，主要入口106A位于存储槽104的停滞区104A上方，如位于中间部分104B和/或上部104C中。入口106A可包括一个或多个位于存储槽104的顶壁和/或存储槽的侧壁中的开口。
存储槽104的上部104C中还包括气体出口110。位于上部(或头部空间)104C中的气体可从存储槽104经由气体出口110移出。必要时，则可使从存储槽110移出的所有或部分气体再循环到管道126中。
存储槽104还可包括任选的次要入口106B。在一个实施例中，次要入口106B可位于存储槽104的下部104A中。任选地，来自电化学电池102的堆叠101的电解质混合物114的部分较重络合卤素相116可通过流动通过堆叠101中的多孔电极102A从大量电解质混合物114分离出。络合相116(其还可包含部分电解质溶液115)经由任选的管道128和次要入口106B传递到存储槽104的下部104A。入口106B可包含一个或多个位于存储槽104在停滞区104A中的底壁和/或侧壁中的开口。
因此，次要入口106B允许流动混合物114或络合卤素相116的一部分穿过停滞区104A并且更容易接触位于停滞区104A中的络合剂。如果卤素和络合剂的扩散相当地慢，则与仰赖于混合物114流动通过停滞区104A的顶部相比，这一配置可明显地增进这两者的混合。当然，应适合控制流入这一次要入口106A的流体流速，因为其不穿过存储槽的聚结区域并且分离可能不如主要流。因此，使用响应于充电/放电循环、温度、卤素浓度等的流动控制装置(如阀等(未显示))主动地控制通过次要入口106B进入的液流的分率可能有利。
存储槽104还包括可使电解质115通过而供回到电化学电池102的堆叠的主要出口108A。在图1的实施例中，主要出口108A位于存储槽104的下部104A的中间(例如，存储槽底壁中的开口)。然而，出口108A可位于其它位置(例如，存储槽侧壁中的开口，如下文将所述)中。
在一个实施例中，主要出口108A连接到管道109，管道109从存储槽104的下部104A中的出口108A延伸贯穿存储槽104的下部104A到存储槽104的中间部分104B中。所述管道的入口112位于存储槽的中间部分104B中。管道109可为在除连接到存储槽的主要出口108A者以外在其上端处具有开口(即，入口112)而在其位于部分104A中的下端中无开口的管或歧管。
使用这一配置，液体金属卤化物电解质溶液115可从存储槽104的中间部分104B移出，接着穿过管道109和出口108A并且最后经由管道120和124提供到电化学电池102的堆叠101而不含来自存储槽104的下部104A的过量络合卤素相116。
如果堆叠101中需要额外络合卤素相116，则可提供以操作方式连接到存储槽的下部104A的次要出口108B。络合卤素相116可从存储槽104的下部104A通过次要出口108B和相关管道122来提供并且与从主要出口108A通过管道120提供的液体金属卤化物电解质溶液115在出口管道124中混合。一个或多个连接到出口管道124的泵111可用于在存储槽104与电化学电池102的堆叠101之间提供电解质115和/或络合卤素相116。另外，在管道122中的一个或多个阀113可用于控制从存储槽104提供到电化学电池102的堆叠101的络合相116的量。
优选的是，在充电模式中，在单一流动回路120-124-126中使用单一泵111以将金属卤化物电解质溶液115从存储槽中间部分104B泵送到堆叠101并且接着从所述堆叠供回到存储槽104，同时关闭管道122中的阀113以最小化提供络合卤素相到达堆叠101。在放电模式中，打开阀113并且在单一流动回路120-122-124-126中使用单一泵111以将液体金属卤化物电解质溶液115和络合卤素相116从存储槽泵送到堆叠101并且回到存储槽104。
所述一个或多个泵111和所述一个或多个阀113可通过控制系统127(如个人计算机或其它专用控制逻辑芯片或装置)来控制。堆叠101和/或存储槽104中的电解质的温度可使用温度传感器129(如热电偶)来测量，并且通过改变可包括控制系统127的温度控制装置的设定来调整。可(例如)使用图1A中示意性显示的加热器或热交换器139来调整温度。例如，热交换器139可包括卷绕在电化学系统100的管道109、120、122、124、125(下文关于图1D和17D所述)、126、128中的一或多者周围的线圈状冷却/加热管道。所述冷却/加热管道可包括卷绕在系统管道109、120、122、124、125、126和/或128周围的具有热交换流体(如乙二醇或硅酮流体)的管道。其它热交换器，如板式热交换器或同轴管式热交换器(例如，热交换器管同轴地位于系统管道(例如，管)109、120、122、124、125、126和/或128内侧或外侧)。或者，所述加热器可包括电阻性加热线圈或另一个加热组件。温度传感器129可位于堆叠101和/或存储槽104中或位于如图1A所示的管道120或124附近。
实施例包括一个或多个内部结构，如在存储槽104中的挡板130，以助于使络合卤素相116与液体金属卤化物电解质溶液115分离。在第一实施例中，所述存储槽包括位于存储槽104内侧中心并且围绕出口管道109的挡板130，如图1中所示。存储槽104的形状可为大致圆柱形(例如，具有圆形水平截面)。然而，还可使用其它形状(例如，正方形、矩形或其它多边形水平截面)。在这一实施例中，挡板130可为大致圆柱形形状，其中顶部部分131为大致圆锥形。也就是说，挡板130包括与存储槽104的纵轴轴向对齐的实质上圆柱形侧壁部分133(例如，恰好圆柱形或略偏离圆形水平截面)和覆盖圆柱形侧壁部分133的顶部部分131。通过主要入口106A沿向下方向10进入存储槽104的流体混合物114撞击于挡板130的顶部部分131上并且沿非平行方向(例如，垂直方向)重新引导到初始向下流动方向10。也就是说，进入的电解质混合物114改变方向，从向下垂直方向10改为实质上环形(即，向外径向)方向。
络合卤素相116通常比液体金属卤化物电解质溶液115稠而沉降在存储槽104的下部104A中。因此，夹带于非络合水性电解质溶液115中的络合卤素相116的液滴116A将随着电解质混合物114流入介于挡板130的侧壁部分133与存储槽104的侧壁之间的外环形通道146中而绕存储槽104的周边沉降到存储槽104的下部104A。
挡板130经配置使得挡板130的侧壁部分133的下缘位于存储槽104的中间部分104B中。以此方式，液体金属卤化物电解质溶液115可向上流入介于挡板130的内侧壁部分133与出口管道109的外壁之间的内环形通道148中。当液体金属卤化物电解质溶液115到达出口管道109的顶部时，其经由入口开口112进入出口管道109。液体金属卤化物电解质溶液115可接着沿出口管道109向下流动并经由存储槽104底壁中的主要出口108A离开存储槽104。
大部分络合卤素相116沉降在停滞区104A中而不到达管道109的位于存储槽部分104B中的入口开口112。挡板130阻挡包含络合卤素相116的混合物114以防直接从入口108A流到管道109的入口开口112中。
因此，存储槽104被动地分离混合流(即电解质混合物)114的三个相以便较稠液体沉降到底部的停滞区104A中，较不稠液体从中间部分104B通过存储槽主要出口108A泵送出来，而气泡从流体逃逸到存储槽中的头部空间104C。分离不对通过存储槽的液流增加显著压降并且不阻碍液体在存储槽中大量混合或翻转。
在图1A的实施例中，所述分离通过其中混合流114从顶部进入存储槽并且通过圆柱形挡板130引导到外圆环的环形流动设计实现。随着混合流均匀地向下行进，较稠液体116的分散液滴聚结为较大液滴，其倾向于朝存储槽的底部104A加速。类似地，分散气泡聚结为较大气泡，其朝存储槽的顶部104C浮动。接近存储槽底部的较轻电解质115流转向并且向上行进通过介于管道109与挡板130侧壁133之间的内圆环148。流动方向的这种改变促进较稠液体116的液滴从液流115中落下并沉降在存储槽的底部104A。其还确保存储槽底部104A的特定体积大致停滞并且不会因存储槽主要出口108A的吸力而被吸起。因此，通过主要出口108A出来的大部分液流将为电解质溶液115。
停滞区104A的体积分率可通过选择或改变挡板几何形状来改变。在一个实施例中，停滞区104A的体积分率可经动态调整以匹配较稠液体(即络合卤素相)116的体积。动态调整将确保停滞区104A体积绝不过小(这将防止所有较稠液体116沉降出来)或过大(这将留存部分电解质115于停滞区104A中)。动态调整可为主动式，并且使用控制系统127来垂直移动(即上下移动)挡板130而实现。或者，动态调整可为被动式，并且通过将具有经调整的密度的浮动环形水平分离板置于存储槽中以使其始终浮动在介于两个液相115、116之间的界面处(即在介于存储槽部分104A与104B之间的可变界面处)而实现。
虽然图1A的实施例中显示圆柱形挡板，但可使用其它挡板配置，如图2中所显示和下文所述的板式挡板。另外，如图13和14所显示，可完全省略挡板。因此，液体流动路径不需要为环形并且可使用替代组件几何结构。
任选地，如图1B和1C所示，次要入口106B可包括使入口物流扩散于存储槽104的下部104A内部的扩散器。所述扩散器可包括位于存储槽104内部的任何管道，其逐渐释放或扩散通过入口106B供到存储槽中的所述流体。例如，所述扩散器可包括多孔管道，如多孔管、多孔板或由通道间隔的多孔板。如本文中所使用，术语多孔包括由穿孔的无孔材料制成的管道和由多孔材料制成的管道。例如，管可包括对用于液流电池中的化学品耐受的多孔塑料或金属材料，如聚乙烯(例如，高密度聚乙烯(HDPE))、氟聚合物(如聚偏二氟乙烯(PVDF)、全氟烷氧基(PFA)或聚四氟乙烯(PTFE))等。在图1B和1C的实例中，所述扩散器为延伸到存储槽的下部中并流体连接到入口106B的多孔管106B’。如本文中所使用，术语流体连接意味着使得流体从初始连接点通过一个或多个管道、歧管、挡板、扩散器等直接或间接流动到第二连接点的直接或间接连接。
电解质由通过多孔管106B’中的孔隙或穿孔12进入存储槽104。以此方式提供到存储槽104的电解质与从无孔管的单一出口提供的电解质相比在存储槽104中产生较小湍流。在一个实施例中，多孔管106B’包括连接到次要入口106B的非水平段(如垂直段(即具有与重力平行的轴))和非垂直多孔延伸段(如水平延伸107B段)。例如，延伸部可包括可至少部分围绕主要出口管道109延伸(例如，弯曲或卷曲)的弯曲或卷曲延伸部107B。电解质可通过延伸部107B较均匀地分布到存储槽104的下部104A。请注意可使用其它延伸配置，如笔直延伸和/或具有沿介于垂直与水平之间的方向定位的部分的倾斜延伸。
在图1D所示的另一个实施例中，电解质的贫络合卤素相部分(所述部分或者称为“水”相)通过与电解质的富络合相部分(所述部分或者称为“络合”相)不同的出口离开堆叠101。在这一实施例中，传递到电化学电池102的堆叠101的电解质可经由输入歧管1分布到堆叠101中的电池102。在一个实施例中，离开电化学电池102的堆叠101的电解质在输送到存储槽104之前在电化学电池102的堆叠101中分流。
电解质的贫络合卤素相的第一部分(即，“水”相)穿过介于不可渗透负电极102B与可渗透正电极102A之间的反应区32。这一水相经通道引导通过第一出口歧管4A到达连接到第一出口管道126的第一堆叠出口14A。电解质接着从第一堆叠出口14A经由第一出口管道126和主要入口106A进入存储槽104。因此，第一出口管道126将第一堆叠出口14A流体连接到存储槽的主要电解质入口。
电解质的富络合卤素相的第二部分(“络合物”相)穿过可渗透正电极102A到达可渗透正电极102A下方的流动通道19。络合相经通道引导通过第二歧管4B到达连接到第二出口管道125的第二堆叠出口14B。电解质接着从第二堆叠出口14B经由第二出口管道125和次要入口106B进入存储槽104。因此，第二出口管道125将第二堆叠出口14B流体连接到存储槽的次要电解质入口。电解质的第一部分(即“水”相)包含所述电解质的多数(例如，60到95体积％，如80到85体积％)而电解质的第二部分(即“络合相”)包含所述电解质的少数(例如，5到40体积％，如15到20体积％)。
在图1D所示的实施例中，电解质的第二富络合物部分经由管道125和次要入口106B提供到存储槽104的下部104A，而电解质的第一贫络合物部分经由管道126和入口106A经由存储槽104的上部104C提供到存储槽104。在下文中更详细论述和图17A到17C所显示的替代实施例中，在入口106A、106B均位于存储槽的下部(例如，停滞区)中时，电解质的第一和第二部分二者均可提供到存储槽104的下部104A。
任选地，管道125和126可提供有校准管限制件602a、602b和/或开/关阀604a、604b，以便能控制离开流物流的流量比。管限制件包括宽度或直径比管道125、126小的狭窄管或孔口。
图2显示可与电化学系统100并用的存储槽204的另一个实施例。与前一实施例相比，这一实施例中存储槽104中的电解质流不为环形。在这一实施例中，存储槽可包括一个或多个板式挡板，如一串叉指形挡板130。挡板130可包括一个或多个通过熔接、栓接等附接于存储槽104内侧的板或其可包括存储槽壁的向内弯曲以在内存储槽体积内侧建立分流的部分。
电解质混合物114经由存储槽204的部分中的主要入口106A进入存储槽204并向下流入形成于存储槽204的侧壁与第一挡板130A之间的通道中，第一挡板130A从存储槽204的顶壁延伸并终止于存储槽204的中间部分204B中。换句话说，电解质混合物沿垂直板式挡板130A的第一(例如，左)侧向下流动114。较稠络合卤素相116沉降到存储槽204的下部204A。由于泵111驱使电解质通过出口108A和管道120、124朝向泵111的作用，非络合水性电解质115穿过挡板130A下缘下方并逆着重力向上流动。因此，液体金属卤化物溶液115沿挡板130A的第二(例如，右)侧逆着重力向上流动，同时络合卤素相116沉降在挡板130A下方的停滞区204A中。在一个实施例中，如果从混合物114移出所需量的络合卤素相116，则非络合水性电解质115可从存储槽204的中间部分204B经由位于挡板130的向上流动侧的出口管道109移出。
任选地，如果希望从混合物114移出额外络合卤素相116，则可如图2所示般提供额外挡板130A2、130A3。优选的是，第二挡板130A2不是一直延伸到存储槽204的底壁或在存储槽204的下部204A中包括开口以使络合卤素流动穿过存储槽204的下部204A。第二挡板130A2也不是一直延伸到存储槽的上部104C或在部分104C下方的部分104B中包含开口。同样地，第一130A和第三130A3挡板不一直延伸到存储槽的下部(即停滞区)104A或在部分104A上方的部分104B中包含开口。
在逆着重力向上流动之后，混合物114流过第二挡板130A2上方并沿着形成于第二挡板130A2与第三挡板130A3之间的通道向下流动。混合物114中的较稠络合卤素相116沉降到存储槽204的下部204A。非络合水性电解质115穿过挡板130A3下缘并逆着重力向上流动。
因此，电解质混合物114沿多个叉指形板式挡板的第一挡板130A的第一(例如，左)侧向下流动。接着，液体金属卤化物溶液115沿第一挡板130A的第二(例如，右)侧逆着重力向上流动，接着流过其余叉指形板式挡板130A2、130A3之间、上方或下方，同时络合卤素相116沉降在挡板下方的停滞区204A中。
如果从混合物114移出所需量的络合卤素相116，则可从存储槽204的中间部分204B经由位于挡板130A3的向上流动侧的出口管道109移出非络合水性电解质115。在替代实施例中，如上所述，可增加额外挡板130A。
任选地，存储槽204可包括位于存储槽204的下部204A中的次要入口106B，络合卤素相116或液体金属卤化物电解质溶液115与络合卤素相116的混合物114可通过所述次要入口106B提供到存储槽204的下部204A。存储槽204还可任选地包括可使络合卤素相通过而从存储槽204移出的位于存储槽204的下部204A中的次要出口108B。另外，存储槽204可包括可使气体通过而从存储槽204移出的位于存储槽204的上部204C的气体出口。
图3显示可与电化学系统100并用的存储槽304的另一个实施例。这一实施例的存储槽304类似于图1A所说明的存储槽104。然而，在这一实施例中，存储槽304进一步包括一个或多个位于存储槽104的壁与圆柱形挡板130的侧壁133之间的聚结过滤器132。因此，过滤器132可具有将挡板130包围于中间的环形，因此过滤器132位于电解质混合物114向下流动方向路径中的外环形通路146中。
聚结过滤器132的操作显示于图5中。聚结过滤器132包括收集络合卤素相116的小液滴116A的精细结构134，如纤维。纤维134可包括聚合物纤维，如以特富龙(Teflon)为主的纤维，例如聚丙烯纤维。也就是说，精细结构134的材料经选择使得络合卤素116的液滴116A选择性地吸附到精细结构134的表面。当若干小液滴116A彼此触及时，液滴116A的表面张力引起若干小液滴116A聚结为单一较大液滴116B。当所述较大液滴116B变得足够大时，重力超过吸附力，液滴116B从聚结过滤器132的精细结构134落下并且向下流到停滞区104A。
图4显示可与电化学系统100并用的存储槽404的另一个实施例。这一实施例的存储槽404类似于图2所示的存储槽304。然而，在这一实施例中，存储槽404进一步在挡板130之间沿向下和/或向上电解质流动方向包括一个或多个聚结过滤器132。以此方式，络合卤素116可更快速地从液体金属卤化物电解质溶液115与络合卤素相116的混合物114分离。
图6和7显示可与电化学系统100并用的存储槽604和704的替代实施例。这些实施例的存储槽604和704类似于分别如图3和4所示的存储槽304和404。然而，在这些实施例中，除了聚结过滤器132以外，存储槽604、704进一步包括一个或多个任选的沉降器136。优选的是，所述沉降器136位于所述过滤器132下游。图8和9显示类似于分别如图6和7所示的存储槽604和704的存储槽804和904的实施例。然而，图8和9所示的实施例包括一个或多个沉降器136，但不包括聚结过滤器132。因此，任选的沉降器136可与或不与一个或多个聚结过滤器132一起使用。
所述一个或多个沉降器136的操作显示于图10和11中。图10所显示的沉降器136通常包括两个或更多个以间距h固定在一起以形成通道135的大致平行板137，液体金属卤化物电解质溶液115与络合卤素相116的混合物114流动通过通道135。与聚结过滤器132类似，沉降器板137由络合卤素116优选地会吸附的材料制成。因混合物114在所述通道135之间流动，所以络合卤素116的小液滴116A吸附到所述沉降器板137。当若干小液滴116A触及时，表面张力引起所述较小液滴116A聚结为较大液滴116B。沉降器板137的长度L经选择以使较小液滴116A有足够的时间聚结为较大液滴或络合卤素相116B的连续物流。络合卤素相116B接着沉降到停滞区104A。
图11显示沉降器136B的一个替代实施例。在这一实施例中，沉降器136B包括波纹板137B。优选的是，混合物114沿不与波纹轴平行的方向(例如，垂直方向)流动。因此，混合物流过板中波纹的上方和下方。以此方式，使混合物114曝露于较使用图10实施例所示的沉降器板137大的跨整个距离L的表面积。
图12显示另一个实施例。在这一实施例中，气旋分离器138以操作方式连接到主要入口106A。一方面，气旋分离器138经配置使得旋转流体流142以非平行(例如，垂直)于重力方向和重力流体流动方向的方式形成。在这方面，旋转流体流产生离心力而促进较稠流体的分离，例如络合卤素116处在旋转流体流外侧而电解质115处在其内侧。另一方面，存储槽1204任选地包括一个或多个倾斜式挡板144或沉降器136，其使存储槽1204的朝向存储槽1204底部的有效直径与朝向存储槽1204顶部的有效直径相比减小。所述一个或多个挡板144或沉降器136进一步加速所述流体并且增进分离。与上文论述的实施例相比，在这方面，挡板144或沉降器136降低存储槽1204中的体积包装效率。
图13显示另一个实施例系统100A。在这一实施例中，存储槽1304缺乏任何挡板130或其它液流分离器。优选的是，存储槽1304还缺乏过滤器132和聚结器136。在这一实施例中，可省去在停滞区104A上方的主要入口106A，并且电解质混合物114从堆叠101通过管道126经位于停滞区104A中的次要入口106B提供到存储槽1304中。次要入口106B将电解质混合物114提供于存储槽外壳底部的停滞区之处(即直接提供到停滞区中)(而非如前述实施例中由主要入口106A提供朝向停滞区)。液体金属卤化物电解质溶液115通过泵111吸力从停滞区104A逆着重力向上流动到达管道109的上部的入口开口112，同时较重络合卤素相116保留并且沉降在停滞区104A中。因此，金属卤化物电解质溶液115顺着管道109外侧向上流动直到其到达开口112并且接着向下流动通过管道109而经由存储槽1304的下部104A中的电解质出口108A流出存储槽1304。
图14显示另一个实施例系统100B。系统100B类似于图13的系统100A，只是系统100B中省去管道109并且出口108A位于中间部分104B中而非位于存储槽1404的下部104A。因此，在系统100B中，液体金属卤化物电解质溶液115通过泵111吸力从停滞区104A逆着重力向上流动到达存储槽1404中间部分104B的电解质出口108A，同时较重络合卤素相116保留并且沉降在停滞区104A中。
图15显示根据另一个实施例的电化学系统100C。在这一实施例中，电化学系统100C的存储槽子系统1540包含多个存储槽，如，与上述存储槽104、204、304、404、605、704、804、904、1204、1304或1404相同或类似的第一存储槽1504和用于存储水性电解质115的额外第二存储槽305。
例如，系统100C包括第一存储槽1504，其包括图2所显示的单一板式挡板130A和任选的聚结过滤器132和/或沉降器136。第一存储槽1504包括其中可存储络合卤素相116的下部(例如，停滞区)1504A。从络合卤素相116分离的金属卤化物电解质溶液115可从第一存储槽1504经由位于存储槽1504的在下部1504A上方的部分中的主要出口308A移出。
然而，在这一实施例中，从第一存储槽1504的出口308A移出的金属卤化物电解质溶液115经由管道320提供到第二存储槽305而非供回堆叠101中。优选的是，电解质溶液115经由第二存储槽305的上部中的入口307提供到第二存储槽中。必要时，则可使用来自泵111的吸力，使存储于第二存储槽305中的金属卤化物电解质溶液115经由第二存储槽305中的出口308B提供到电化学电池102的堆叠101。位于第二存储槽305中的气体可从第二存储槽305经由位于第二存储槽305的上部中的气体出口310移出。
图16显示根据另一个实施例的其中存储槽子系统1640包含三个腔室的电化学系统200。在这一实施例中，电化学系统200包括容纳聚结过滤器132和/或沉降器136的独立腔室(例如，流管、槽、存储槽等)201。电化学系统200还包括独立络合卤素116存储槽203和独立液体金属卤化物电解质溶液115存储槽205。独立腔室201包括经配置以从电化学电池的堆叠101接收液体金属卤化物电解质溶液115与络合卤素相116的混合物114的入口206。独立腔室201还包括第一出口212，其经配置以将液体金属卤化物电解质溶液115从独立腔室201经由金属卤化物电解质溶液115存储槽205中的入口207提供到金属卤化物电解质溶液115存储槽205。独立腔室201还包括经配置以将络合卤素116提供到络合卤素116存储槽203的第二出口214。第二出口214位于第一出口212下方。其它组件类似于那些针对前述实施例所述者。如图所示，独立腔室201呈水平配置(例如，其中流动轴与重力垂直)形式定向。或者，独立腔室201可配置成垂直定向(例如，其中流动轴与重力平行)。
图17A到17D显示电化学系统1800的替代实施例。为简洁起见，系统1800类似于图1D所显示的系统100D，并且这些系统间共同的类似编号组件将不再作描述。
然而，在这一实施例中，存储槽104的主要入口106A和存储槽104的次要入口106B均位于存储槽104的下部104A中。主要入口106A经由第一出口管道126连接到堆叠101中的第一出口歧管4A和第一堆叠出口14A，而次要入口106B经由第二出口管道125连接到第二出口歧管4B和第二堆叠出口14B。类似于图1D中所示实施例的系统100D，电解质的贫络合卤素相的部分从第一出口歧管4A和第一堆叠出口14A经由管道126和入口106A提供到存储槽104。电解质的富络合卤素相的部分从第二出口歧管4B和第二堆叠出口14A经由管道125和入口106B提供到存储槽104。
虽然图17A中出于例示方便性而将第一和第二堆叠出口14A、14B显示于堆叠101的底部，但应理解一个或两个堆叠出口14A、14B均可位于堆叠101的顶部和/或侧部。另外，虽然图17A和17C中例示圆柱形挡板130，但这一挡板为任选的并且可省去或改由图20中所示和下文所阐述的板式挡板2002替代。
优选的是，如图17B、17C和17D所显示，主要入口106A和次要入口106B可与各自的扩散器(如多孔管106A’、106B’或其它适合的扩散器)一起提供。类似于图1B和1C中所示的实施例，多孔管106A’、106B’可包括非垂直延伸部，如分别为多孔水平弯曲延伸部107A、107B。多孔水平弯曲延伸部107A、107B可位于存储槽104的下部104A中的相同平面(例如，并列)中、位于不同平面中(例如，一者在另一者上方，如图17C和17D所显示)或部分位于相同平面而部分位于不同平面中。例如，如图17D所显示，延伸部107A可位于延伸部107B上方。
在一个实施例中，来自电化学电池102的堆叠101的大部分电解质由第一出口歧管4A提供。在这一实施例中，多孔水平弯曲延伸部107A优选地比多孔水平弯曲延伸部107B长并且/或宽(也就是说，如果其为具有圆形截面的管，则具有更大直径)。如图17D所显示，延伸部107A可具有相较延伸部107B具有更长长度和/或更大曲率半径的圆形或半圆形形状。延伸部107A还可比延伸部107B具有更大的内部宽度(即内部/截面直径)。或者，如果大部分电解质由第二歧管4B提供，则多孔水平弯曲延伸部107B可比多孔水平弯曲延伸部107A长并且/或宽，如图17B所显示。
延伸部107A、107B可卷绕在管道109周围，并且可卷绕在彼此周围。此外，如图17D所显示，上述热交换器139可位于存储槽104内侧，例如，如图1D所显示，除了位于存储槽104外侧之外或代替位于存储槽104外侧，卷绕在管道109周围。最后，位于存储槽的中间部分104B中的管道109的上部可任选地具有多个开口112(例如，在管道的侧壁和/或顶部部分)，如图17D所显示。优选的是，管道109不含位于存储槽的下部104A中的停滞区中的开口112。
因此，如图17B到17D所显示，电解质流通过两个独立扩散器(如多孔扩散管)返送到存储槽的底部。电解质通过多孔管的表面的流动速度相当慢(例如，低于15mm/s，如10mm/s或更低，例如低于5mm/s，如约1到4mm/s，包括约3mm/s)，从而使得所有流量返送到存储槽的底部而未使两个分离流体层(即水相和络合相)明显再混合。所有返送的电解质流缓慢地通过包含络合物的层的停滞区，这增强了从堆叠流出的水性溴在返送到堆叠之前经络合剂螯合的程度。整体存储槽截面可用于流动，因而平均速度会减到最小并且进一步增进所述两个流体层的分离。多孔扩散器的新增应使得液流电池系统效率提高至少3％(例如，电压性效率提高约4到5％，库伦效率提高约3到4％，及DC能量效率提高约5到6％)。
图18显示其中扩散器包括多孔板1802而非多孔管106A’、106B’和多孔水平弯曲延伸部107A、107B的一个替代实施例。所述板式扩散器包括由一个或多个通道1804间隔的板1802。优选的是，所述板1802相互平行并且水平定位于存储槽104的下部104A中。入口106A、106B由各自的可为多孔或无孔的垂直管道106A"和106B"连接到通道1804。供应到主要入口106A和/或次要入口106B的电解质经由管道106A"和106B"提供到位于多孔平行板1802之间的通道1804。电解质通过平行板1802中的洞/孔12而进入存储槽104。
图19A和19B显示包括一个或多个多孔板1902A、1902B替代平行板1802的扩散器的一个替代实施例。在这一实施例中，所述板之间不存在通道。而是，所述板以非垂直方向(如以水平方向)分割存储槽，使得存储槽104的下部104A中的所有或部分空间1904A、1904B位于多孔板下方。在多孔板下方的空间经非水平壁1906A、1906B(如垂直壁)分割成至少两个部分1904A、1904B。优选的是，所述壁为无孔并且延伸在存储槽104的底表面与板1902A、1902B的底表面之间。
因此，空间1904A的界限为由存储槽104的各别底部和侧壁构成底部和外侧，由多孔板1902A构成顶部，和由壁1906A、1906B和任选的管道109构成内侧。空间1904B的界限为由存储槽104的各别底部和侧壁构成底部和外侧，由多孔板1902B构成顶部，由壁1906A、1906B和任选的管道109构成内侧。
主要入口106A定位于存储槽中以将贫络合物电解质(“水”相)提供到空间1904A中，并且次要入口106B定位于存储槽中以将富络合物电解质(“络合”相)提供到空间1904B中。以此方式，空间1904A中的水相可通过壁而与空间1904B中的络合相隔开。电解质接着穿过多孔板中的孔12从空间1904A和1904B中流出并且流入位于存储槽104的中间部分104B中的管道109的入口112。
由于水相的体积大于络合相的体积，所以空间1904A优选地大于空间1904B。在这一实施例中，板1902A的表面积大于板1902B的表面积。虽然例示两个板1902A、1902B，但应理解可改用单一多孔板(例如，圆形板)，而板下方的空间1904A、1904B由壁1906A、1906B所界定。
图20显示另一个实施例。在这一实施例中，改用挡板2002替代圆柱形挡板130。挡板2002位于存储槽104的低于存储槽104中电解质的填充液面但高于通向主要出口108A的管道109的入口112的中间部分104B中。挡板2002会减少气相的量，或如果流到管道109顶部入口112中的电解质形成旋涡，则防止存储槽104的上部104C中的气相被吸入管道/管109中。挡板2002由一个或多个支撑组件(如一个或多个杆2004)支撑于存储槽中。挡板2002可用于上述实施例中，在图1到19B中任一图中进行说明(例如，替代圆柱形挡板130)。
图21显示另一个实施例。在这一实施例中，主要入口106A和次要入口106B均位于存储槽104的顶壁中。与上述实施例相反，主要出口108A和次要出口108B均位于存储槽104的侧壁中而非位于存储槽104的底壁中。此点可例如通过在存储槽104中使用“L”型管道109而简化。金属卤化物电解质114顺着管道109的垂直部分109V(通常位于存储槽104的中间部分)流动，并且接着流到管道109的水平部分109H(其连接到位于存储槽104的侧壁上的主要出口108A)。
与上述实施例类似，在充电模式中，可在单一流动回路(例如，单一流动回路120-124-126)中使用第一泵111A，以将金属卤化物电解质溶液115从存储槽中间部分104B泵送到堆叠101并且接着从所述堆叠供回到存储槽104。在这一实施例中，在充电模式中，管道122中连接到次要出口108B的第二泵或阀113A可经闭合或关闭以最小化提供络合卤素相到达堆叠101。在放电模式中，在单一流动回路120-122-124-126中第二泵或阀113A经开放或打开并且第一泵111A经打开以将液体金属卤化物电解质溶液115和络合卤素相116从存储槽泵送到堆叠101继而供回到存储槽104。
在一个实施例中，可使来自主要出口108A的金属卤化物电解质溶液115和来自次要电解质出口108B的络合卤素相116在泵出存储槽104后组合，以形成富络合卤素相电解质混合物。在一个实施例中，来自主要出口108A的金属卤化物电解质溶液115和来自次要出口108B的络合卤素相116在到达第一泵111A(例如，上游)之前在接合部2102A处进行组合。或者，来自主要出口108A的金属卤化物电解质溶液115和来自次要出口108B的络合卤素相116可在到达泵111A(例如，下游)之后在接合部2102B处进行组合，特别在装置113A为装置的情况下。
如同上文的一些实施例，本实施例还包括扩散器。这一实施例中的扩散器为将入口物流扩散于存储槽104的下部104A内部的多孔管道(例如，管(tube/pipe))106B’。在这一实施例中，多个多孔管106B’附接到分别与主要入口106A和次要入口106B连接的主要入口管道2100A和次要入口管道2100B。在一个实施例中，主要入口管道2100A包括连接到主要入口106A的垂直部分2100AV和附接多个多孔管106B’的水平部分2100AH。主要入口管道2100A的水平部分2100AH可具有板形状或多个水平管。以此方式，可提供具有多个多孔管106B’的多个列以使入口物流更好地扩散于存储槽104的下部104A内部。与主要入口管道2100A类似，次要入口管道2100B包括连接到次要入口106B的垂直部分2100BV和附接多个多孔管106B’的水平部分2100BH。次要入口管道2100B的水平部分2100BH可具有板形状或多个水平管。
图22示意性显示另一个替代实施例。与图1D所示的实施例类似，液流电池堆叠101的入口由可使电解质通过而从存储槽104流到歧管1的管道124。在这一实施例中，在各电池中，可渗透电极102A位于不可渗透电极102A下方。在存储槽104底部的次要出口108B连接到管道122。管道122的出口连接到第二泵及/或阀113A的入口。管道109的入口开口112的入口位于存储槽104的较轻金属卤化物电解质(例如，水性溴化锌)所处在的中间部分中。在图22所示的实施例中，管道109穿过主要出口108A离开存储槽104的底壁。然而，管道109可经配置以穿过存储槽104的侧壁离开，如同图21所示。管道109连接到泵111A的入口。在充电模式中，泵或阀113A经闭合/关闭使得在充电模式期间无浓缩卤素反应物经由管道122流到堆叠101中。在放电模式中，泵和/或阀113A经开放(例如，打开泵)以使浓缩卤素反应物经由管道122流到堆叠101中。与上一个实施例类似，来自主要出口108A的金属卤化物电解质溶液115和来自次要出口108B的络合卤素相116可在到达第一泵111A(例如，上游)之前在接合部2102A处进行组合。或者，来自主要出口108A的金属卤化物电解质溶液115和来自次要出口108B的络合卤素相116可在到达泵111A(例如，下游)之后进行组合。
另外，与图1D所示的实施例类似，管道125和126分开地将离开流物流从堆叠101的各别主要出口歧管4A和次要出口歧管4B提供到存储槽104。在这一实施例中，然而，管道125和126可经配置含有可变流动控制阀604av、604bv，以便能控制通过各自入口106A、106B进入各自管道2100A、2100B中而提供到存储槽104中的离开流物流的流量比。管道2100A、2100B可终止于图21的上述扩散器。
因此，在图22的实施例中，在充电和放电模式中，存在一个共同的入口管道124和入口歧管1用于将液流提供到堆叠101中各电池的反应区段32中。可变阀604av和/或604bv可经配置以在充电和放电模式中迫使大部分流体流量(例如，>50％，如60到90％，例如80％)从反应区段32通过多孔电极102A和区域19到达歧管4A和管道120A而进入入口106A，同时迫使少量流体流量(例如，<50％，如10到40％，例如20％)从反应区段32通过歧管4B和管道120B离开进入入口106B而不会流动通过多孔电极102A。或者，可变阀604av和/或604bv可经配置以在充电和放电模式中迫使少量流体流量(例如，<50％，如10到40％，例如20％)从反应区段32通过多孔电极102A和流动通道19到达歧管4A、管道125和入口106A，同时迫使大部分流体流量(例如，>50％，如60到90％，例如80％)从反应区段32通过歧管4B、管道126和入口106B离开而不会流过多孔电极102A。
图23显示另一个替代实施例。图23所示的实施例类似于图21所示的实施例。然而，图23的实施例包括至少一个将第一和第二入口106A、106B流体连接的管道2300。管道2300可在存储槽中以任何一个或多个适合的方向延伸。例如，管道2300可为连接主要和次要入口管道2100A、2100B的水平部分2100AH、2100BH的水平管道。任选地，可提供多个管道2300以连接主要和次要入口管道2100A、2100B的水平部分2100AH、2100BH。在主要入口流量比大于次要入口流量比(及反之亦然)的情况下，额外水平管道2300允许来自主要入口106A的液体金属卤化物电解质溶液115与络合卤素相116的混合物114流分配到次要入口106B的多孔管106B’中。这有助于在液流离开多孔管106A’、106B’并且进入存储槽104的整体体积时维持多孔管106A’、106B’表面的相对均匀流量分配和相应的均匀速度。
本实施例可结合图22所示的实施例，其中主要或次要入口106A、106B中的任何一者可根据流动控制阀604av、604bv的状态作为较高流量入口。优选的是，虽然这一实施例中主要和次要入口106A、106B是连接的，但不迫使液流在离开多孔管106A’、106B’之前组合。来自主要入口106A的最低流体阻力路径仍旧是通过第一组多孔管106A’(并且对次要入口106B和多孔管106B’来说也相同)。因此，所述两股流体物流之间或之中可能已发生的任何相分离将得到相当好的保持。
虽然前述涉及特别优选的实施例，但应了解本发明不因此受限制。一般技术者可想到对所揭示实施例进行多种修改，而此类修改打算归属于本发明的范围。本文引述的所有公开案、专利申请案和专利案是以其全文引用的方式并入本文中。

Claims (29)

1.一种液流电池存储槽，其包括：
存储槽外壳；
经配置以在所述存储槽的下部的停滞区或向所述停滞区提供包含液体金属卤化物电解质溶液和络合卤素相的电解质混合物的电解质入口；和
经配置以使所述液体金属卤化物电解质溶液从所述存储槽流出的电解质出口，其中所述电解质出口经定位使得使用中所述液体金属卤化物溶液逆着重力向上流动以到达所述电解质出口而所述络合卤素相沉降在所述停滞区中。
2.根据权利要求1所述的存储槽，其进一步包括从所述存储槽的所述下部中的电解质出口延伸通过所述存储槽的所述下部进入所述存储槽的中间部分的出口管道，其中所述出口管道的入口位于所述存储槽的所述中间部分。
3.根据权利要求2所述的存储槽，其中在使用中所述液体金属卤化物溶液使用来自泵的吸力逆着重力向上流动进入所述出口管道的所述入口而所述络合卤素相沉降在所述停滞区中。
4.根据权利要求1所述的存储槽，其进一步包括位于所述存储槽的所述下部的所述停滞区中的次要电解质出口，所述次要电解质出口经配置以从所述停滞区移出络合卤素相。
5.根据权利要求4所述的存储槽，其进一步包括位于所述存储槽的所述下部的所述停滞区中的次要电解质入口，所述次要电解质入口经配置以提供所述电解质混合物到所述停滞区。
6.根据权利要求1所述的存储槽，其中所述存储槽进一步包括次要电解质入口并且所述电解质入口和所述次要电解质入口均位于所述存储槽的上部中。
7.根据权利要求6所述的存储槽，其中所述存储槽进一步包括流体连接到所述存储槽的所述电解质入口的第一扩散器和流体连接到所述存储槽的所述次要电解质入口的第二扩散器。
8.根据权利要求7所述的存储槽，其中所述第一扩散器包括含有连接到第一非垂直延伸段的非水平段的第一多孔管，并且其中所述第二扩散器包括含有连接到第二非垂直延伸段的非水平段的第二多孔管。
9.根据权利要求8所述的存储槽，其进一步包括至少一个将所述第一非垂直延伸段与所述第二非垂直延伸段连接的管道。
10.根据权利要求7所述的存储槽，其进一步包括从所述存储槽的所述下部中的所述电解质出口延伸通过所述存储槽的所述下部进入所述存储槽的中间部分中的出口管道，其中所述出口管道的入口位于所述存储槽的所述中间部分中而所述出口管道的出口位于所述存储槽的侧壁中。
11.根据权利要求7所述的存储槽，其中所述第一扩散器包括多个第一多孔管道而所述第二扩散器包括多个第二多孔管道。
12.根据权利要求11所述的存储槽，其中所述多个第一多孔管道包括多个第一垂直定向管道，其流体连接到一个或多个第一水平定向管道，所述一个或多个第一水平定向管道流体连接到一个连接所述存储槽顶部中的电解质入口的第一垂直定向管道，而所述多个第二多孔管道包括多个第二垂直定向管道，其流体连接到一个或多个第二水平定向管道，所述一个或多个第二水平定向管道流体连接到一个连接所述存储槽顶部中的次要电解质入口的第二垂直定向管道。
13.一种液流电池系统，其包括：
根据权利要求6所述的存储槽；
液流电池单元的堆叠；
在所述堆叠中的包括贫络合卤素相电解质出口的第一堆叠出口；
在所述堆叠中的包括富络合卤素相电解质出口的第二堆叠出口；
将所述第一堆叠出口流体连接到所述存储槽的电解质入口的第一出口管道；和
将所述第二堆叠出口流体连接到所述存储槽的次要电解质入口的第二出口管道。
14.根据权利要求13所述的系统，其进一步包括：
第一泵；
第二泵或阀；
位于所述存储槽之下部中的停滞区中的第二电解质出口；和
在所述堆叠与所述存储槽之间的单一流动回路。
15.根据权利要求14所述的系统，其中：
在所述堆叠中各液流电池单元的正电极与负电极之间的反应区段缺乏隔板，使得所述电解质混合物在各液流电池单元中正电极与负电极之间无间隔的情况下循环通过单一流动回路；
所述第二泵或阀是连接到所述第二电解质出口；和
所述电解质出口经配置以使液体金属卤化物电解质溶液流出；并且
所述第二电解质出口经配置以使所述络合卤素相流出。
16.一种操作液流电池的方法，所述方法包括：
在存储槽的下部的停滞区或向所述停滞区提供来自液流电池堆叠的包含液体金属卤化物电解质溶液和络合卤素相的电解质混合物；和
将所述液体金属卤化物溶液从所述存储槽提供到所述液流电池堆叠，使得所述液体金属卤化物溶液在所述存储槽中逆着重力向上流动而所述络合卤素相沉降在所述停滞区中。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述电解质混合物从所述存储槽的所述下部上方提供通向所述停滞区。
18.根据权利要求16所述的方法，所述方法进一步包括将所述电解质混合物从所述存储槽的中间部分通过出口管道提供到位于所述存储槽的所述下部中的电解质出口中。
19.根据权利要求18所述的方法，所述方法进一步包括通过位于所述存储槽下部的所述停滞区中的次要电解质出口从所述停滞区移出所述络合卤素相。
20.根据权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括：
使来自所述出口管道的电解质混合物和来自所述次要电解质出口的络合卤素相在从所述存储槽移出之后组合以形成富络合卤素相电解质混合物；和
将所述富络合卤素相电解质混合物提供到所述液流电池堆叠。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述富络合卤素相电解质混合物由泵提供到所述液流电池堆叠而所述富络合卤素相在提供到所述泵之前形成于所述存储槽外部。
22.根据权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括通过次要电解质入口将所述电解质混合物提供到所述停滞区。
23.根据权利要求16所述的方法，所述方法进一步包括从所述存储槽的上部通过气体出口移出一部分气体。
24.根据权利要求16所述的方法，其中所述液体金属卤化物电解质溶液使用来自泵的吸力逆着重力向上流动进入位于所述停滞区上方的出口管道的入口中并且接着流动通过所述管道并且通过位于所述停滞区中的出口而流出所述存储槽，同时所述络合卤素相沉降在所述停滞区中。
25.根据权利要求16所述的方法，所述方法进一步包括在充电模式中在单一流动回路中使用泵以将所述液体金属卤化物电解质溶液从所述存储槽泵送到所述液流电池堆叠，和在放电模式中将所述液体金属卤化物电解质溶液和所述络合卤素相从所述存储槽泵送到所述液流电池堆叠。
26.根据权利要求25所述的方法，所述方法进一步包括第二泵或阀，其中在充电模式中所述第二泵或阀经闭合以最小化提供所述络合卤素相到所述液流电池堆叠，并且在放电模式中经打开以将所述络合卤素相提供到所述液流电池堆叠。
27.根据权利要求26所述的方法，所述方法进一步包括：
使所述液流电池堆叠中的所述电解质混合物分流成具有第一浓度的络合卤素相的第一部分和具有第二浓度的络合卤素相的第二部分，其中所述第一浓度小于所述第二浓度；和
将所述电解质混合物的所述第一和第二部分均提供到所述存储槽的下部。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述电解质混合物的所述第一部分通过第一扩撒器提供到所述存储槽的所述下部中，而所述电解质的所述第二部分通过第二扩散器提供到所述存储槽的所述下部中。
29.根据权利要求28所述的方法，其中：
所述电解质混合物的所述第一部分穿过堆叠中不可渗透负电极与可渗透正电极之间的反应区段并且接着通过第一堆叠出口进入所述存储槽顶部的第一入口中；和
所述电解质混合物的所述第二部分穿过所述可渗透正电极到达所述可渗透正电极下方的流动通道并且接着通过第二堆叠出口进入所述存储槽顶部的第二入口中。
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