CN110582878B - 使用加压多室罐的集成水循环系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于氧化还原液流电池系统的多室电解质存储罐，该存储罐可以包括第一电解质室和第二电解质室以及隔壁，其中第一电解质室和第二电解质室分别流体地耦接到氧化还原液流电池单元的第一侧和第二侧，第一电解质室和第二电解质室分别包括第一液体电解质体积和第二液体电解质体积，第一液体电解质体积和第二液体电解质体积由位于其间的隔壁分隔。以这种方式，可以降低氧化还原液流电池系统的制造和运行复杂性。

Description

使用加压多室罐的集成水循环系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年4月28日提交的题为“使用加压多室罐的集成水循环系统”、申请号为No.62/491,973的美国临时申请的优先权。上述申请的全部内容出于所有目的通过引用并入本文。
政府支持声明
本发明是在政府支持下根据合同编号DEAR0000261做出的，由美国能源部的ARPA-E办公室授予。政府拥有本发明的某些权利。
技术领域
本申请一般涉及液流电池系统。
背景技术和发明内容
常规的氧化还原液流电池系统可以利用分开的独立罐来存储/供应正电解质和负电解质，每个罐都有其自己的占地，并且每个罐在氧化还原液流电池系统操作期间都会经受惰性气体吹扫，如图7示。可以使用额外的独立罐来存储/供应氢气。这样的氧化还原液流电池系统可以包括专用的气/液分离系统600，该分离系统600包括用于每个正电解质罐和负电解质罐的分隔件；气/液分离系统可用于从正电解质和负电解质分离氢气，从而在将氢气存储在专用氢气存储罐中之前，用蓄能器(accumulator)浓缩氢气，如图6所示。结果，常规的氧化还原液流电池系统可以包括许多辅助处理单元，这增大了制造成本和操作复杂性。
在一个实施例中，上述问题可以通过用于氧化还原液流电池系统的多室电解质存储罐至少部分地解决，该多室电解质存储罐包括第一电解质室和第二电解质室以及隔壁(bulkhead)，其中第一电解质室和第二电解质室分别流体地耦接到氧化还原液流电池单元的第一侧和第二侧，第一电解质室和第二电解质室分别包括第一液体电解质体积和第二液体电解质体积，第一液体电解质体积和第二液体电解质体积由位于其间的隔壁分隔。
以这种方式，可以排除几个辅助处理单元，例如气/液分隔件和专用气体存储罐，从而降低了制造和操作的复杂性。此外，将电解质室和气体存储集成在单个多室电解质存储罐中可以显著简化氧化还原液流电池系统的布局并减少系统占地。此外，将氢气存储在多室电解质存储罐中的液体电解质室上方的顶部空间中，允许自发的气液分离，同时为液体电解质提供惰性气体覆盖层，从而减少了液体电解质的氧化并减少氧化还原液流电池系统的容量损失。
应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些构思。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了具有多室电解质存储罐的氧化还原液流电池系统的示意图。
图2示出了图1的多室电解质存储罐的纵向内部剖视图。
图3A和图3B分别示出了图1的多室电解质存储罐的俯视外部透视图和侧视外部透视图。
图4示出了图1的多室电解质存储罐的端部外部透视图。
图5A和图5B示出了液流电池系统的示例性布局的侧视透视图和俯视透视图，该液流电池系统包括具有图1的多室电解质存储罐的氧化还原液流电池系统。
图6示出了在液流电池系统中使用的常规氢分离和存储设置的示意图。
图7示出了具有两个分开的电解质存储罐的液流电池系统的图示。
图8示出了用于操作图1中包括多室电解质存储罐的氧化还原液流电池系统的示例流程图。
具体实施方式
以下描述涉及具有集成的多室电解质存储罐的液流电池系统。如本文所述，液流电池系统可以包括氧化还原液流电池系统。集成的多室电解质存储罐被设计成容纳正电解质和负电解质(能量)两者。这样，与具有多个电解质存储罐的常规的液流电池系统相比，多室电解质存储罐的设计减小了整个罐和液流电池系统的占地，从而导致系统能量密度的增大和系统的整体简化。多室电解质存储罐可进一步实现增大的氢分离、提供氢存储、提供用于保护液体电解质免受氧化的非氧化剂覆盖层以及具有保持压力以增大气体存储量的能力。在一个示例中，多室电解质存储罐110被分为两个室，一个室用于存储第一电解质，另一个室用于存储第二电解质。此外，在带有夹带氢气的液体电解质从液流电池系统的电池单元返回到罐中之后，多室电解质存储罐110可以将氢从液体电解质溶液分离。更进一步，多室电解质存储罐可以存储被分理出并被重新捕获的氢气，并且可以将氢气供应到液流电池系统。
混合氧化还原液流电池是这样的氧化还原液流电池：其特征在于将一种或多种电活性材料作为固体层沉积在电极上。例如，混合氧化还原液流电池可包括在整个电池充电过程中通过电化学反应以固体形式在基板上电镀的化学品。在电池放电期间，电镀物质可通过电化学反应电离，变得可溶于电解质中。在混合电池系统中，氧化还原电池的充电容量(例如，存储的能量的量)可能受到电池充电期间电镀的金属的量限制，并且因此可能取决于电镀系统的效率以及可用于电镀的可用体积和表面积。
在氧化还原液流电池系统中，负电极26可以被称为电镀电极，正电极28可以被称为氧化还原电极。电池的电镀侧(例如，负电极室20)内的负电解质可以被称为电镀电解质，电池的氧化还原侧的正电解质(例如，正电极室22)可以被称为氧化还原电极。
阳极是指电活性材料失去电子的电极，阴极是指电活性材料得到电子的电极。在电池充电期间，正电解质在负电极26处获得电子；因此，负电极26是电化学反应的阴极。在放电期间，正电解质失去电子，因此负电极26是反应的阳极。因此，在充电期间，负电解质和负电极可以分别被称为电化学反应的阴极电解质(catholyte)和阴极，而正电解质和正电极可以分别被称为电化学反应的阳极电解质(anolyte)和阳极。可选地，在放电期间，负电解质和负电极可分别称为电化学反应的阳极电解质和阳极，而正电解质和正电极可分别称为电化学反应的阴极电解质和阴极。为简单起见，术语“正”和“负”在本文中用于指氧化还原电池流体系统中的电极、电解质和电极室。
混合氧化还原液流电池的一个示例是全铁氧化还原液流电池(IFB)，其中电解质包括铁盐形式的铁离子(例如，FeCl2，FeCl3等)，其中负电极包括金属铁。例如，在负电极处，亚铁离子Fe2+在电池充电期间接收两个电子并作为铁金属电镀到负电极26上，铁金属Fe0在电池放电期间失去两个电子并作为Fe2+重新溶解。在正电极处，Fe2+在充电过程中失去一个电子以形成铁离子Fe3+，在放电过程中Fe3+得到一个电子以形成Fe2+。电化学反应总结在等式(1)和等式(2)中，其中正向反应(从左到右)表示电池充电期间的电化学反应，而逆向反应(从右到左)表示电池放电期间的电化学反应：
如上所述，全铁氧化还原液流电池(IFB)中使用的负电解质可以提供足够量的Fe2 +，使得在充电期间，Fe2+可以从负电极接受两个电子以形成Fe0并电镀到基板上。在放电期间，电镀的Fe0然后可失去两个电子被电离成Fe2+中并重新溶解到电解质中。上述反应的平衡电位为-0.44V，因此该反应为期望系统提供了负极端。在IFB的正极侧，电解质可在充电期间提供Fe2+，其失去电子并被氧化成Fe3+。在放电期间，由电解质提供的Fe3+通过吸收由电极提供的电子而变成Fe2+。此反应的平衡电位为+0.77V，为期望系统产生正极端。
与使用非再生电解质的其他电池类型相比，IFB提供为其电解质充电和再充电的能力。通过经由端子40和42跨电极施加电流来实现充电。负电极可以经由端子40耦接到电压源的负极侧，使得电子可以经由正电极传递到负电解质(例如，当Fe2+在正电极室22中的正电解质中被氧化成Fe3+时)。提供给负电极26(例如，电镀电极)的电子可以减少负电解质中的Fe2+，从而在电镀基板上形成Fe0，使其电镀在负电极上。
在Fe0仍然可用于负电解质以进行氧化且Fe3+仍然可用于正电解质中以进行还原时，可以维持放电。例如，可以通过经由例如外部正电解质罐或正电解质室52的外部源提供额外的Fe3+离子来提高至电池单元18的正电极室22侧的正电解质的浓度或量，从而维持Fe3 +的可用量。更常见的是，在放电期间Fe0的可用量可能是IFB系统中的问题，其中可用于放电的Fe0可以与负电极基板的表面积和体积以及电镀效率成比例。充电容量可取决于负电极室20中Fe2+的可用量。例如，通过经由例如负电解质室50或外部负电解质罐的外部源提供额外的Fe2+离子来维持Fe2+的可用量，以提高至电池单元18的负电极室20侧的负电解质的浓度或体积。
在IFB中，正电解质包括亚铁离子、铁离子、铁络合物或其任何组合，而负电解质包括亚铁离子或亚铁络合物，这取决于IFB系统的电荷状态。如前所述，在负电解质和正电解质两者中都使用铁离子允许在电池单元的两侧使用相同的电解质物质，这可以减少电解质交叉污染并且可以提高IFB系统的效率，与其他氧化还原液流电池系统相比，减少了电解质的更换。
IFB中的效率损失可能是由于电解质穿过分隔件24(例如，离子交换膜屏障、微孔膜等)导致的。例如，正电解质中的铁离子可以通过铁离子浓度梯度和跨分隔件的电泳力被朝向负电解质驱动。随后，穿过膜屏障并跨越至负电极室20的铁离子可导致库仑效率损失。从低pH氧化还原侧(例如，酸性较强的正电极室22)跨越到高pH电镀侧(例如，酸性较弱的负电极室20)的铁离子可导致Fe(OH)3的沉淀。Fe(OH)3的沉淀会损坏分隔件24并导致永久的电池性能和效率损失。例如，Fe(OH)3沉淀物可在化学上污染离子交换膜的有机官能团或在物理上堵塞离子交换膜的小微孔。在任何情况下，由于Fe(OH)3沉淀，薄膜欧姆电阻可能随时间升高并且电池性能可能降低。沉淀物可以通过用酸清洗电池来除去，但是持续的维护和停机时间对于商业电池应用可能是不利的。此外，清洗可能取决于电解质的常规制备，这增加了工艺成本和复杂性。响应于电解质pH变化，将特定有机酸添加到正电解质和负电解质还可以减少电池充电和放电循环期间的沉淀物形成。
额外的库仑效率损失可能由H+(例如，质子)的减少和随后的H2(例如，氢气)的形成、以及负电极室20中的质子与在电镀的铁金属电极处提供的电子的反应而形成氢气引起的。
IFB电解质(例如，FeCl2，FeCl3，FeSO4，Fe2(SO4)3等)容易获得并且可以低成本生产。IFB电解质提供更高的回收价值，因为相同的电解质可用于负电解质和正电解质，因此与其他系统相比减少了交叉污染问题。此外，由于其电子构成，在将铁电镀到负电极基板上时，铁可以固化成大致均匀的固体结构。对于通常用于混合氧化还原电池的锌和其他金属，在电镀期间可能形成固体树枝状结构。与其他氧化还原液流电池相比，IFB系统的稳定电极形态可以提高电池的效率。此外，与其他氧化还原液流电池电解质相比，铁氧化还原液流电池减少了有毒原料的使用并且可以在与其他氧化还原液流电池电解质相比相对中性的pH下运行。因此，与生产中的所有其他当前先进的氧化还原液流电池系统相比，IFB系统减少了对环境的危害。
应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些构思。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
图1示出了氧化还原液流电池系统的示意图。图2示出了多室加压电解质存储罐的各种透视图，包括图1中示出的集成多室电解质存储罐，所述存储罐可以被耦接至图1中的氧化还原液流电池系统。图5A和图5B示出了氧化还原液流电池系统布局的侧视透视图和俯视透视图。图6是在氧化还原液流电池系统中采用的常规氢分离和存储方法的示意图。图7是具有分开的正电解质存储罐和负电解质存储罐的常规液流电池系统的示意图。
图1提供了氧化还原液流电池系统10的示意图。氧化还原液流电池系统10可包括流体地连接到多室电解质存储罐110的氧化还原液流电池单元18。氧化还原液流电池单元18通常可包括负电极室20、分隔件24和正电极室22。分隔件24可包括电绝缘离子传导阻隔层，其防止正电解质和负电解质的大量混合，同时允许特定离子经由其传导。例如，分隔件24可包括离子交换膜和/或微孔膜。负电极室20可包括负电极26和包括电活性材料的负电解质。正电极室22可包括正电极28和包括电活性材料的正电解质。在一些示例中，多个氧化还原液流电池单元18可以串联或并联组合以在氧化还原液流电池系统中产生更高的电压或电流。图1中进一步示出负电解质泵30和正电解质泵32，两者都用于将电解质溶液泵送通过液流电池系统10。电解质被储存在电池单元外部的一个或多个罐中，并分别通过负电解质泵30和正电解质泵32而被泵送通过电池的负电极室20侧和正电极室22侧。
如图1所示，氧化还原液流电池单元18还可包括负极电池端子40和正极电池端子42。当充电电流被施加到电池端子40和42时，正电解质在正电极28处被氧化(失去一个或多个电子)，并且负电解质在负电极26处被还原(得到一个或多个电子)。在电池放电期间，在电极上发生逆向氧化还原反应。换句话说，正电解质在正电极28处被还原(得到一个或多个电子)，并且负电解质在负电极26处被氧化(失去一个或多个电子)。电池上的电势差通过正电极室22和负电极室20中的电化学氧化还原反应来维持，并且可以在反应持续时促使电流通过导体。由氧化还原电池储存的能量的量受到用于放电的电解质中可用的电活性材料的量的限制，该量取决于电解质的总体积和电活性材料的溶解度。
液流电池系统10还可包括集成多室电解质存储罐110。多室存储罐110可以由隔壁98分开。隔壁98可以在存储罐内形成多个腔室，使得正电解质和负电解质都可以包括在单个罐内。负电解质室50保存包括电活性材料的负电解质，正电解质室52保存包括电活性材料的正电解质。隔壁98可以定位在多室存储罐110内，以在负电解质室50和正电解质室52之间产生所需的体积比。在一个示例中，隔壁98可以定位成根据负氧化还原反应和正氧化还原反应之间的化学计量比来设定负电解质室和正电解质室的体积比。图1进一步示出了存储罐110的填充高度112，其可以指示每个存储罐隔室中的液位。图1还示出了位于负电解质室50的填充高度112上方的气体顶部空间90以及位于正电解质室52的填充高度112上方的气体顶部空间92。气体顶部空间92可用于储存氢气，该氢气通过氧化还原液流电池的运行产生(例如，由于质子还原和腐蚀副反应)并且利用来自氧化还原液流电池18的返回电解质输送到多室存储罐110。氢气可以在多室存储罐110内的气-液界面(例如，填充高度112)处自发分离，从而排除具有额外的气液分隔件作为氧化还原液流电池系统的一部分。一旦与电解质分离，氢气可填充气体顶部空间90和92。因此，储存的氢气可以帮助从多室电解质存储罐110清除其他气体，从而用作惰性气体覆盖层以减少电解质物质的氧化，这可以帮助减少氧化还原液流电池容量损失。以这种方式，利用集成多室存储罐110可以摒弃具有与常规氧化还原液流电池系统相同的单独的负电解质存储罐和正电解质存储罐、储氢罐和气液分隔件，从而简化系统设计，从而减少系统的物理占地，并降低系统成本。
多室存储罐100还包括溢出孔96，其在气体顶部空间90和92之间的隔壁98中形成开口，并提供均衡两个腔室之间的气体压力的装置。溢出孔96可定位在填充高度112上方的阈值高度处。溢出孔96进一步使得能够在电解质交叉的情况下自平衡正电解质室和负电解质室各自中的电解质。在全铁氧化还原液流电池系统的情况下，在负电极室20和正电极室22中使用相同的电解质(Fe2+)，因此在负电解质室50和正电解质室52之间溢出电解质可以降低整体系统效率，但整体电解质成分、电池模块性能和电池模块容量得以保持。法兰配件(flange fitting)可用于所有管道连接，用于多室存储罐110的入口和出口，以保持连续加压状态而不泄漏。多室存储罐可包括来自每个负电解质室和正电解质室的至少一个出口以及到达每个负电解质室和正电解质室的至少一个入口。此外，可以从气体顶部空间90和92提供一个或多个出口连接，用于将氢气引导至再平衡反应器80和82。
尽管未在图1中示出，但是集成多室电解质存储罐110可以进一步包括热耦合到负电解质室50和正电解质室52中的每一个的一个或多个加热器。在可选示例中，仅负电解质室和正电解质室之一可包括一个或多个加热器。在仅正电解质室包括一个或多个加热器的情况下，负电解质可以通过将在电源模块的电池单元处产生的热传递到负电解质来加热。以这种方式，电源模块的电池单元可以加热并促进负电解质的温度调节。一个或多个加热器可以由控制器88致动，以独立或统一地调节负电解质室50和正电解质室的温度。例如，响应于电解质温度降低到阈值温度以下，控制器可以提高提供给一个或多个加热器的功率，使得到电解质的热通量增大。电解质温度可以由安装在多室电解质存储罐110处的一个或多个温度传感器指示，包括传感器60和62。作为示例，一个或多个加热器可包括线圈型加热器或浸入电解质液中的其他浸入式加热器，或者可包括表面套式加热器，其传递热量传导地通过负电解质室和正电解质室的壁以加热其中的流体。在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用其他已知类型的罐加热器。此外，控制器88可以响应于液位降低到固体填充阈值水平以下而停用负电解质室和正电解质室中的一个或多个加热器。换句话说，控制器88可以仅响应于液体水平增大到固体填充阈值水平以上而激活负电解质室和正电解质室中的一个或多个加热器。以这种方式，可以避免在正电解质室和/或负电解质室中没有足够液体的情况下激活一个或多个加热器，从而降低过热或烧毁加热器的风险。
进一步在图1中示出，通常存储在多室存储罐110中的电解质溶液通过负电解质泵30和正电解质泵32而被泵送到整个液流电池系统10。存储在负电解质室50中的电解质通过负电解质泵30而被泵送通过负电极室20侧，存储在正电解质室52中的电解质通过正电解质泵32而被泵送通过电池的正电极室22侧。
在氧化还原液流电池系统10中，两个电解质再平衡反应器80和82可以分别在电池的负极侧和正极侧与电解质的再循环流路串联或并联连接。一个或多个再平衡反应器可以与电池的负极侧和正极侧处的电解质的再循环流路串联连接，并且其他再平衡反应器可以并联连接，用于冗余(例如，可以提供再平衡反应器而不会中断电池和再平衡操作)和提高再平衡能力。在一个示例中，电解质再平衡反应器80和82可以分别放置在从正电极室20到正电解质源室50和从负电极室22到负电解质源室52的返回流路中。如本文所述，电解质再平衡反应器80和82可用于再平衡氧化还原液流电池系统中由于副反应、离子交换等而发生的电解质电荷不平衡。在一个示例中，电解质再平衡反应器80和82可包括滴流床反应器，其中氢气和电解质在封装床(packed bed)中的催化剂表面处接触以进行电解质再平衡反应。在其他示例中，再平衡反应器80和82可包括流通型反应器，其能够在没有封装催化剂床的情况下使氢气和电解质液体接触并进行再平衡反应。
在氧化还原液流电池系统的运行期间，传感器和探针可以监测和控制电解质的化学性质，例如电解质pH、浓度、电荷状态等。例如，如图1所示，传感器62和60可以定位成分别监测正电解质室52和负电解质室50处的正电解质和负电解质条件。作为另一个示例，还在图1中示出的传感器72和70可以分别监测正电极室22和负电极室20处的正电解质和负电解质条件。传感器可以位于整个氧化还原液流电池系统的其他位置，以监测电解质的化学性质和其他性质。例如，传感器可以位于外部酸罐(未示出)中以监测外部酸罐的酸量或pH，其中来自外部酸罐的酸通过外部泵(未示出)而被供应到氧化还原液流电池系统以减少电解质中沉淀物的形成。可以安装附加的外部罐和传感器，用于向氧化还原液流电池系统10供应其他添加剂。例如，当为处于干燥状态下的氧化还原液流电池系统补水时，场补水系统(field hydration system)的包括温度传感器、导电传感器和水平传感器的各种传感器可以向控制器88发送信号。此外，在氧化还原液流电池系统的补水期间，控制器88可以向场补水系统的诸如阀门和泵的致动器发送信号。作为示例，传感器信号可以被发送至控制器88，随后控制器88致动泵30和32以控制电解质流过电池单元18，或执行其他控制功能。以这种方式，控制器88可以响应于传感器和探针中的一个或组合。
氧化还原液流电池系统10还可包括氢气源。在一个示例中，氢气源可包括单独的专用氢气存储罐。在图1的示例中，氢气可以存储在集成多室电解质存储罐110中并从集成多室电解质存储罐110供应。集成多室电解质存储罐110可以向正电解质室52和负电解质室50供应额外的氢气。集成多室电解质存储罐110可以将额外的氢气交替地供应到电解质再平衡反应器80和82的入口。作为示例，质量流量计或其他流量控制设备(其可以由控制器88控制)或喷射器(其可被安装在罐中)可以调节来自集成多室电解质储罐110的氢气的流量。
集成多室电解质存储罐110可补充在氧化还原液流电池系统10中产生的氢气。例如，当在氧化还原液流电池系统10中检测到气体泄漏时或者当在低氢分压下还原反应速率太低时，可以从集成多室电解质存储罐110供应氢气以便再平衡正电解质和负电解质中的电活性物质的电荷状态。作为示例，控制器88可响应于测量的pH变化或响应于测量的电解质或电活性物质的电荷状态变化而从集成多室电解质存储罐110供应氢气。例如，负电解质室50或负电极室20的pH的增大可以指示氢正从氧化还原液流电池系统10泄漏和/或通过可用的氢分压获得的反应率太低。响应于pH增大，控制器88可以增大从集成多室电解质存储罐110到氧化还原液流电池系统10的氢气供应。作为另一示例，响应于pH变化，其中pH上升超过第一阈值pH或下降超过第二阈值pH，控制器88可从集成多室电解质存储罐110供应氢气。在IFB的情况下，控制器88可以提供额外的氢以提高铁离子的还原速率和质子的产生速率，从而降低正电解质的pH。此外，负电解质的pH可以通过铁离子的氢还原从正电解质跨越到负电解质或通过正极侧生成的质子由于质子浓度梯度和电泳力，跨越至负电解质而降低。以这种方式，负电解质的pH可以保持在稳定区间内，同时降低铁离子作为Fe(OH)3沉淀(从正电极室跨越)的风险。
响应于由诸如氧还原电位(ORP)检测仪或光学传感器的其他传感器检测的电解质pH的变化或电解质的电荷状态的变化，用于控制来自集成多室电解质存储罐110的氢气的供应速率的其它控制方案可以得到实现。此外，触发控制器88的动作的pH变化或电荷状态的变化可以基于在一段时间内测量的变化率或变化。变化率的时间段可以基于氧化还原液流电池系统的时间常数来预先确定或调整。例如，如果再循环率高，则可以缩短时间段，因为时间常数可以很小，所以可以快速测量浓度的局部变化(例如，由于副反应或气体泄漏)。
图2示出了多室电解质存储罐110的示例性示意图，所述多室电解质存储罐110被设计为作为例如图1的氧化还原液流电池系统的液流电池系统的一部分来存储、接收并输送电解质溶液。图2绘示出多室电解质存储罐110的纵向剖视图，示出了其内部布局。在一个示例中，集成多室存储罐110可包括单个水平圆柱形玻璃纤维增强塑料(FRP)罐，其壁厚足以支撑大于阈值罐压力的内部罐压力。在一个示例中，壁厚可以是3/8”或更厚，并且阈值罐压力可以是20psi或更大。阈值罐压力可以对应于在氧化还原液流电池系统的运行期间与存储在其中的氢气施加的压力相等或更大的压力。集成多室电解质存储罐的入口和出口管道连接可以包括可密封的法兰连接，该可密封的法兰连接可以保持阈值罐压力、或者达到和大于阈值罐压力的压力。集成多室电解质存储罐110在内部被分成第一电解质室252和第二电解质室250。在图1的示例中，第一电解质室252和第二电解质室250对应于正电解质室52和负电解质室50。除了在溢出孔297处，隔壁298可以使第一电解质室252和第二电解质室250流体地分离和隔断。溢出孔297在隔壁298上产生开口，用于平衡第一电解质室252和第二电解质室250之间的气体压力和成分。此外，在电解质交叉或混合的情况下，将第一电解质室252和第二电解质室250填充至溢出孔的溢出阈值水平213以上可以允许第一电解质室252和第二电解质室250之间混合。
在图2中用虚线示出了固体阈值填充水平211，其指示在补水和启动包括先前空置的第一电解质室252和第二电解质室250的氧化还原液流电池系统时，与干燥电解质前体(例如，盐等)的填充水平相应的水平。如图2所示，第一电解质室252和第二电解质室250的固体阈值填充水平211可以相同，但是在其他示例中，第一电解质室252和第二电解质室250的固体阈值填充水平211可以不同。在一个示例中，固体阈值填充水平211可以比集成多室电解质存储罐110的底部高0.6m。液体填充阈值水平212同样在图2中用虚线示出。液体填充阈值水平212可以高于固体阈值填充水平212，并且在氧化还原液流电池系统可能正在充电、放电、或空闲时的运行模式期间可以指示集成多室电解质存储罐110中的液体电解质的填充高度。在一个示例中，液体填充阈值水平212可以包括在集成多室电解质存储罐110的底部上方的1.65-1.7m的水平。在填充多室电解质存储罐110时和在氧化还原液流电池系统的运行期间，第一电解质室252和第二电解质室250中的液位之间的差可以保持在与阈值压力相应的阈值差以下。在一个示例中，阈值差可以小于150mm。溢出孔297可以定位在高于液体填充阈值水平212的溢出阈值水平213处，溢出阈值水平213相应于这样的液体填充水平，在该液体填充水平之上，液体电解质可以流过并且在第一电解质室252和第二电解质室250之间混合。如图2中所示，在一个示例中，溢出阈值水平213可包括比液体填充阈值水平212高75mm。
图2中进一步示出，气体顶部空间292和290位于第一电解质室252和第二电解质室250的液体体积上方。例如，在氧化还原液流电池系统10的运行期间，当第一电解质室252和第二电解质室250的液体体积可以处于液体填充阈值水平212时，气体顶部空间292和290可以分别位于第一电解质室252和第二电解质室250的液体填充水平212之上。气体顶部空间292和290可以包含氢气，该氢气是通过在启动之前清除初始氢气或从氧化还原液流电池的运行而产生的(例如，由于质子还原和负电极上的腐蚀副反应)，并被输送至集成多室电解质存储罐110。例如，氢气可以被从氧化还原液流电池单元18返回的液体电解质夹带。如上所述，气体顶部空间292和290通过溢出孔297流体地连接，从而允许它们之间的平衡。
隔壁298可以定向成横向地并且刚性地将集成多室电解质存储罐110划分为第一电解质室252和第二电解质室250。因此，隔壁298的定位可以限定第一电解质室252和第二电解质室250的体积。在一个示例中，分隔件298可以被定位成设置第一电解质室和第二电解质室的体积比，该体积比对应于在氧化还原液流电池单元18内发生的负极氧化还原反应和正极氧化还原反应之间的化学计量比。以这种方式，液体电解质的体积比可以帮助维持氧化还原液流电池单元的负极侧和正极侧之间的电荷平衡。对于IFB的情况(参见上述氧化还原反应方程式(1)和(2))，负电极反应消耗的铁量为正电极的一半，因为在负电极处还原每摩尔Fe2+(2摩尔电荷)，则在正电极处2摩尔Fe3+被氧化(2摩尔电荷)。因此，隔壁298可以定位成使得负电解质室50的体积可以是正电解质室52的体积的一半。多室电解质存储罐110的尺寸可以根据氧化还原液流电池系统中的氧化还原液流电池单元18的数量来确定。在一个示例中，多室电解质存储罐110可包括大于21,000L的体积，包括大于5000L的气体顶部空间和大约1000L的管道体积。
继续如图2所示，电解质可通过在集成多室电解质存储罐110内更垂直取向的第一电解质回流管202和第二电解质回流管204(例如，更平行于y轴)从一个或多个氧化还原液流电池单元18返回到第一电解质室250和第二电解质室252。第一电解质回流管202和第二电解质回流管204可以在集成多室电解质存储罐110外部的端部处包括回流凸缘206和208，回流凸缘206和208允许与入口管道进行法兰连接，该法兰连接可以保持达到或大于阈值罐压力的气密性密封。第一电解质回流管202和第二电解质回流管204可以在集成多室电解质存储罐110内部流体地耦接到第一回流歧管214和第二回流歧管216。第一回流歧管214和第二回流歧管216各自分别包括具有多个开口218和219的中空管道的部分，回流的电解质和气体可通过所述开口流到第一电解质室252和第二电解质室250。第一回流歧管214和第二回流歧管216可以由隔壁298流体地隔离，因此，通过第一回流歧管214和第二回流歧管216，在第一电解质室252和第二电解质室250之间没有液体电解质或气体交换。
如图2所示，第一回流歧管214和第二回流歧管216可位于液体填充阈值水平212以下，从而使来自氧化还原液流电池单元的电解质和其中的任何夹带的气体返回至集成多室电解质存储罐的浸没水平。在一个示例中，浸没水平可大于固体填充水平211，但小于液体填充阈值水平212。固体填充水平211可对应于在干燥状态下启动和调试氧化还原液流电池系统时向罐中添加固体电解质前体(例如，粉末或颗粒形式的盐)的水平。干燥状态可以指氧化还原液流电池系统在没有水或其他液体溶剂的情况下在其补水之前的状态。在另一个示例中，浸没水平可以与集成多室电解质存储罐110的中心纵向轴重合。第一回流歧管214和第二回流歧管216可各自包括更水平(更平行于x方向)取向并且跨越集成多室电解质存储罐110的纵向轴的长度的管道。相对于更垂直取向的第一回流管202和第二回流管204，更水平取向的第一回流歧管214和第二回流歧管216可以有助于通过增大第一回流管202和第二回流管204的长度上的液压降而在第一回流歧管214和第二回流歧管216的整个长度上分配回流的电解质和气体。这样，将第一回流歧管214和第二回流歧管216定位在较低的水平(例如，更靠近固体填充水平211)还可以帮助增大在第一回流管202和第二回流管204的长度上的液压降。开口218和219可以分别位于第一回流歧管214和第二回流歧管216的上表面和/或下表面处。以这种方式，可以促进返回的液体电解质和其中夹带的气体的分离，夹带的气体倾向于从上表面的开口冒出气泡，而返回的液体倾向于从下表面的开口流出。以这种方式，第一回流歧管214和第二回流歧管216可以促进自发的气/液分离，并且在集成多室电解质存储罐110内更均匀返回电解质。
继续如图2所示，从第一电解质室和第二电解质室起的每一个的一个或多个液体出口244(由于横截面剖视图的透视，第二电解质室250处的液体出口不可见)可用于将电解质供应到液流电池单元18和/或再平衡反应器80和82。到液体出口244的管道连接可以包括法兰连接，所述法兰连接能够密封达到大于阈值罐压力或更高的压力。液体出口244可以定位成朝向集成存储罐110的下表面或更低水平，使得液压可被用于帮助从其输送液体。例如，可以从第一电解质室和第二电解质室提供液体出口244，以将液体电解质供应到再平衡反应器80和82以及氧化还原液流电池单元18。此外，将液体出口244朝向罐的下表面定位可以帮助减少液体出口中夹带的气体的量。在一个示例中，多室电解质存储罐110内的液体出口244的开口可定位在固体填充水平211上方，这可有助于防止固体进入液体出口。法兰连接247可以为集成多室电解质存储罐提供备用的液体连接端口，并且例如可以包括为排放口。
集成多室电解质存储罐110还可包括分别从第一电解质室252和第二电解质室250中的每一个朝向上表面定位的一个或多个气体出口236和238。例如，气体出口236和238可定位在液体填充阈值水平212上方和溢出阈值水平213上方。以这种方式，气体出口端口可分别流体地耦接至顶部空间292和290并在顶部空间上方，以促进从集成多室电解质存储罐向再平衡反应器80和82供应氢气，或从外部氢气源接收氢气。在一个示例中，内部氢根管234可以通过挠性管连接到位于电解质的表面(例如，气-液界面)处的浮子，从而能够完全清除罐气体顶部空间。集成多室电解质存储罐110可包括在气体出口236处或在气体出口238处流体地耦接的内部氢根管234，或可包括流体地耦接到两个气体出口236和238的两个内部氢根管234。如前所述，清除罐气体顶部空间并在其中存储氢气可有助于提供气体的非氧化覆盖层，其有助于减少电解质的降解性氧化。
现在转到图3A和图3B，它们分别示出了集成多室电解质存储罐110的外部俯视图和外部侧视图。在图3A的示例中，第一回流凸缘206、第一液位传感器302、第一电缆导管306和第一回流凸缘206沿着垂直于纵向x轴的横向z轴朝向集成多室电解质存储罐110的上表面对齐，这可以帮助更有序地布置其电连接和管道连接。第一液位传感器302可将第一电解质室的液位发送至控制器88。第一电缆导管306可促进将诸如热电偶、电导率传感器、液位传感器、压力传感器和其他传感器的传感器以及诸如第一电解质室处的加热器的电气设备电耦接至位于集成多室电解质室存储罐110外部的电源。在多室电解质存储罐110的第二电解质室侧，第二回流凸缘208、第二液位传感器304、第二电缆导管308和第二回流凸缘208沿着垂直于纵向x轴的横向z轴朝向集成多室电解质存储罐110的上表面对齐，这可以帮助更有序地布置其电连接和管道连接。第二液位传感器304和第二电缆导管308的功能和特征类似于针对第一液位传感器304和第一电缆导管308描述的功能和特征，但是涉及第二电解质室。人道(manway)310被示出为位于集成多室电解质存储罐110的任一端盖的更中心处，提供用于维修目的服务入口点。最后，多室电解质存储罐110可被安装在至少两个支撑座386上并由其固定，该支撑座386在多室电解质存储罐110的下表面处围绕在多室电解质存储罐110的圆周的一部分上，并有助于支撑和维持多室电解质存储罐110的固定位置。在一个示例中，支撑座386可包括环氧涂层钢。
在图4中提供了集成多室电解质存储罐110的端部的外部视图。人道310可包括卵形的开口和可密封门，该开口便于进入罐的内部，可密封门能够密封以承受达到和大于阈值罐压力的气体和液体泄漏。在图4的示例性示意图中，通过开放的人道310，溢出孔297是可见的。因此，在所示的示例性示意图中，人道310可以朝向多室电解质存储罐110的上表面定位在溢出阈值水平213或更高水平处。各种液体出口244可包括较大的液体出口244a和较小的液体出口244b。在一个示例中，较大的液体出口244a可用于将电解质液体输送至氧化还原液流电池单元18，而较小的液体出口244b可用于将电解质液体输送至再平衡反应器80和82。以这种方式，可以提供更大的液体电解质的流量以支持氧化还原液流电池单元的充电和放电速率。
两个或更多个支撑座386可以支撑并固定多室电解质存储罐110的位置，围绕其下表面的部分圆周。支撑座可通过焊接、螺栓等附接到多室电解质存储罐。支撑座386可以包括正方形开口406和矩形开口402，其可以使得能够抬起和放置集成多室电解质存储罐110。具体地，具有矩形横截面的工字梁可以穿过多个支撑座386的矩形开口，以支撑并允许抬起和放置集成多室电解质存储罐110。此外，圆形开口404可支撑出口管道，该出口管道成凸缘并与集成多室电解质存储罐110的液体出口244(包括244a和244b)流体地连接。
现在转到图5A和图5B，它们示出了用于氧化还原液流电池系统10的示例性氧化还原液流电池系统布局的侧视图502和俯视图503。氧化还原液流电池系统布局可以被容纳在刚性壳体590内，该刚性壳体590有助于氧化还原液流电池系统的长距离运输和运送。在一些示例中，壳体590可以包括可以通过铁路、卡车或轮船运输的标准钢制货运集装箱或货运拖车。该系统布局可以包括位于壳体590的第一侧的集成多室电解质存储罐110和再平衡反应器80和82以及位于壳体590的第二侧的电源模块510和功率控制系统(PCS)588。诸如支撑座386的辅助部件以及各种管道504、泵530、阀(未示出)等可以包括在壳体590内(如参照图1进一步描述的)，用于稳定和流体地连接定位在壳体590中的各种组件。例如，可以利用一个或多个泵530(包括电解质泵30和32)以将电解质从集成多室存储罐110输送到电源模块510内的一个或多个电池单元堆514。此外，可以利用附加的泵530以将电解质从电源模块510返回至集成多室电解质存储罐110的第一电解质室250和第二电解质室252。管道504可包括流体地耦接至第一回流凸缘206和第二回流凸缘208的管道，用于将液体电解质从电源模块510返回至多室电解质存储罐110。管道504还可以包括流体地耦接到液体出口244的管道，用于将液体电解质供应到再平衡反应器80和82以及电源模块510。
电源模块510可以包括并联和/或串联电连接的一个或多个氧化还原液流电池单元堆514。每个氧化还原液流电池单元堆514还可包括并联和/或串联连接的多个氧化还原液流电池单元18。以这种方式，电源模块510可以能够向外部负载供应一定范围的电流和/或电压。PCS 588包括控制器88以及其他电子设备，用于控制和监视氧化还原液流电池系统10的运行。此外，PCS 588可以调节和监视提供给外部负载的电压以及从外部电源提供电流和/或电压以对电源模块510进行充电。PCS 588可以在空闲状态期间进一步调节和控制氧化还原液流电池系统的运行。这样，PCS 588可以电耦接到氧化还原液流电池系统10的各种传感器和致动器，包括多室电解质存储罐的各种传感器和致动器。
因此，在一个示例中，用于氧化还原流体电池系统的多室电解质存储罐包括第一电解质室和第二电解质室以及隔壁，其中第一电解质室和第二电解质室分别流体地耦接到氧化还原液流电池单元的第一侧和第二侧，第一电解质室和第二电解质室分别包括第一液体电解质体积和第二液体电解质体积，第一液体电解质体积和第二液体电解质体积由位于其间的隔壁分隔。多室电解质存储罐的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括分别流体地耦接到第一电解质室和第二电解质室的第一回流入口和第二回流入口，第一回流入口和第二回流入口将返回液体分别输送至第一体积和第二体积的浸没位置。多室电解质存储罐的第三示例可选地包括第一示例和第二示例，并且还包括第一回流歧管和第二回流歧管，第一回流歧管和第二回流歧管分别被浸没并流体地耦接到第一体积和第二体积的浸没位置。多室电解质存储罐的第四示例可选地包括第一示例至第三示例，并且还包括其中第一回流歧管和第二回流歧管包括从氧化还原液流电池单元返回的液体电解质和其中夹带的气体。多室电解质存储罐的第五示例可选地包括第一示例至第四示例，并且还包括其中第一液体电解质体积和第二液体电解质体积分别将第一电解质室和第二电解质室填充至第一液体填充阈值水平和第二液体填充阈值水平。多室电解质存储罐的第六示例可选地包括第一示例至第五示例，并且还包括其中第一回流歧管和第二回流歧管分别位于第一液体填充阈值水平和第二液体填充阈值水平以下，并且分别位于第一固体填充阈值水平和第二固体填充阈值水平以上。多室电解质存储罐的第七示例可选地包括第一示例至第六示例，并且还包括液体出口，所述液体出口位于第一电解质室和第二电解质室的每个中在第一固体填充阈值水平和第二固体填充阈值水平以上且在第一回流歧管和第二回流歧管以下。在另一表示中，第一固体填充阈值水平和第二固体填充阈值水平对应于在干燥状态下启动氧化还原液流电池系统时添加干燥电解质前体的水平，所述干燥状态包括没有水或其他液体溶剂的情况。多室电解质存储罐的第八示例可选地包括第一示例至第七示例，并且还包括其中第一回流歧管和第二回流歧管各自包括在浸没位置处流体地耦接至第一回流入口和第二回流入口的更水平取向的管道，第一回流入口和第二回流入口包括更垂直取向的管道。多室电解质存储罐的第九示例可选地包括第一示例至第八示例，并且还包括其中更水平取向的管道包括分别在更水平取向的管道的上表面和下表面的上部开口和下部开口，通过更水平取向的管道，返回液体和其夹带的气体可以离开第一回流歧管和第二回流歧管。
因此，在一个示例中，氧化还原液流电池系统可以包括流体地耦接到氧化还原液流电池单元的负电极室的负电解质室和流体地耦接到氧化还原液流电池单元的正电极室的正电解质室，以及包括负电解质室和正电解质室的多室电解质存储罐，负电解质室和正电解质室由隔壁分隔。氧化还原液流电池系统的第二示例可以可选地包括第一示例，并且还可以包括：其中，负电解质室和正电解质室分别包括填充至负液体阈值水平的负液体电解质和填充至正液体阈值水平的正液体电解质，其中负液体电解质和正液体电解质由隔壁分隔。氧化还原液流电池系统的第三示例可以可选地包括第一示例和第二示例，并且还可以包括：其中，多室电解质存储罐还包括气体顶部空间，气体顶部空间位于负液体电解质和正液体电解质上方并且在没有管道的情况下流体地耦接至负液体电解质和正液体电解质。氧化还原液流电池系统的第四示例可以可选地包括第一示例至第三示例，并且还可以包括：其中，隔壁还包括在负液体电解质和正液体电解质的液面上方并且与气体顶部空间流体地接触的溢出孔，其中，在没有溢出孔的情况下，负电极室和正电极室将被流体地分离。氧化还原液流电池系统的第五示例可以可选地包括第一示例至第四示例，并且还可以包括：其中，隔壁包括垂直的刚性面板，垂直的刚性面板占据多室电解质存储罐的除溢出孔的横截面之外的横截面。
现在转到图8，其示出了用于运行包括多室电解质存储罐的图1的氧化还原液流电池系统的方法800的示例性流程图。方法800可以包括驻留在控制器(例如，控制器88)上的非暂时性存储器中的可执行指令。因此，控制器88可以在氧化还原液流电池系统的运行期间执行方法800的至少一部分。方法800开始于810，其中控制器88估计和/或测量氧化还原液流电池系统的运行条件，例如pH、电池SOC、电解质浓度、电解质SOC、电源模块电压、运行状态(例如，充电、放电或空闲模式)等。在820处，方法800通过将负电解质从多室电解质存储罐的负电解质室引导至氧化还原液流电池的负电极室而继续。在一个示例中，将负电解质从多室电解质存储罐的负电解质室引导至氧化还原液流电池的负电极室可以包括将负电解质从负电解质室50泵送到负电极室20。此外，控制器88可以将信号发送到负电解质泵30，以按设定流量将负电解质从负电解质室50供应到负电极室20，该设定流量可以取决于氧化还原液流电池系统是否正在充电、放电或空闲。充电和放电运行期间的负电解质流量可以大于空闲运行期间的电解质流量。
接下来，在830处，方法800通过将正电解质从多室电解质存储罐的正电解质室引导至氧化还原液流电池的正电极室而继续。在一个示例中，将正电解质从多室电解质存储罐的正电解质室引导至氧化还原液流电池的正电极室可以包括将正电解质从正电解质室52泵送到正电极室22。此外，控制器88可以将信号发送到正电解质泵32，以按设定流量将正电解质从正电解质室52供应到正电极室22，该设定流量可以取决于氧化还原液流电池系统是否正在充电、放电或空闲。充电和放电运行期间的正电解质流量可以大于空闲运行期间的电解质流量。
在步骤840，方法800可包括通过将负电解质和正电解质引导至由定位在多室电解质存储罐110中的隔壁98隔开的负电解质室50和正电解质室52来将负电解质和正电解质流体地分离。如上所述，隔壁98可在多室电解质存储罐110内将液态负电解质与液态正电解质分离。此外，可以通过分别位于负电解质室和正电解质室的负极液体阈值填充水平和正极液体阈值填充水平上方的溢出孔来使液体负电解质和正电解质上方的气体顶部空间压力平衡。更进一步地，隔壁可以被定位以限定负电解质室和正电解质室之间的体积比，该体积比对应于负极氧化还原反应和正极氧化还原反应之间的液体电解质消耗的化学计量比。
继续至步骤850，控制器88可以将包括其夹带的气体的负液体电解质和正液体电解质从氧化还原液流电池单元分别返回到负电解质室50和正电解质室52中的浸没位置。返回的液体电解质和夹带的气体可通过回流入口而被引导至低于负液体阈值填充水平和正液体阈值填充水平的浸没位置，所述回流入口流体地耦接到位于多室电解质存储罐的每个负电解质室和正电解质腔室中的液体阈值填充水平以下的回流歧管。在返回到多室电解质存储罐110之前，包括其夹带的气体的返回液体电解质也可以从氧化还原液流电池单元流经一个或多个再平衡反应器80和82，所述再平衡反应器中进行电解质电荷的再平衡。
接下来，在860处，方法800通过在负电解质室和正电解质室内将夹带的气体与返回的液体分离来继续。位于负电解质室50和正电解质室52中的回流歧管可在其中包括开口，用于将返回的电解质和夹带的气体输送到负电解质室和正电解质室。所述开口可包括在回流歧管的上表面和下表面的上开口和下开口。以这种方式，可以促进返回的液体电解质和其中夹带的气体的分离，夹带的气体倾向于从上表面的开口冒出气泡，而回流的液体倾向于从下表面的开口流出。以这种方式，第一回流歧管214和第二回流歧管216可以促进自发的气/液分离，并且在集成多室电解质存储罐110内促进更均匀的混合电解质。通过将返回的电解质流体引导至回流歧管，因此可以在860处促进夹带的气体与返回的液体电解质的分离。
接下来，在步骤870处，方法800将分离的夹带气体存储在位于多室电解质存储罐内并且在负液体电解质和正液体电解质上方的气体顶部空间中。在离开回流歧管之后，夹带的气体可以从液体电解质冒出气泡并排出，占据其上方的体积，处于负电解质室和正电解质室的气体顶部空间中。在步骤880，控制器88可以将气体从气体顶部空间供应给负极再平衡反应器和正极再平衡反应器，用于进行再平衡反应。在一个示例中，可通过质量流量计、喷射器或压力调节器，引导并控制从多室电解质存储罐110到一个或多个再平衡反应器的气体流量。在880之后，方法800结束。
因此，在一个示例中，一种运行氧化还原液流电池系统的方法可以包括：将负电解质从位于多室电解质存储罐中的负电解质室引导至氧化还原液流电池单元的负电极室；以及将正电解质从位于多室电解质存储罐中的正电解质室引导至氧化还原液流电池单元的正电极室，其中在多室电解质存储罐内，通过隔壁将负电解质室中的负电解质和正电解质室中的正电解质分离。所述方法的第一示例可以可选地包括将来自氧化还原液流电池单元的液体电解质和其中夹带的气体分别返回到负电解质室和正电解质室的负电解质和正电解质内的浸没位置。所述方法的第二示例可选地包括第一方法，并且还包括在负电解质室和正电解质室内将夹带的气体与回流液体分离。所述方法的第三示例可选地包括第一示例和第二示例，并且还包括其中将夹带的气体与回流液体分离包括：在不移动机械设备的情况下，将夹带的气体与回流液体分离。所述方法的第四示例可选地包括第一示例至第三示例，并且还包括将分离出的夹带的气体分别存储在负电解质室和正电解质室的负电解质和正电解质上方的气体顶部空间中，其中气体顶部空间位于多室电解质存储罐中。所述方法的第五示例可选地包括第一示例至第四示例，并且还包括将气体从气体顶部空间分别输送至流体地耦接在负电解质室和负电极室之间以及正电解质室和正电极室之间的负极再平衡反应器和正极再平衡反应器。
以这种方式，可以实现排除例如气/液分隔件和专用气体存储罐的若干个辅助处理单元的技术效果，从而降低制造和操作复杂性。此外，将电解质室和气体存储集成在单个多室电解质存储罐中可以显著简化氧化还原液流电池系统布局并减少系统占地。此外，将氢气存储在多室电解质存储罐中的液体电解质室上方的顶部空间中，允许自发的气液分离，同时为液体电解质提供惰性气体覆盖层，从而减少了液体电解质的氧化并减少氧化还原液流电池系统的容量损失。
应当理解，本文公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不应被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，以上技术可以应用于其他液流电池。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
应注意，本文包括的示例控制和估计例程可以与各种电池和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他电池硬件来执行。本文描述的特定例程可以表示任何数量的诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等处理策略中的一个或多个。这样，所示的各种动作、运行和/或功能可以以所示顺序执行、并行执行、或者在某些情况下省略。同样地，处理顺序不一定是实现本文描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。可以根据所使用的特定策略重复执行所示动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要编程到氧化还原液流电池控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过执行系统中的指令来执行，所述系统包括与电子控制器组合的各种电池硬件组件。
以下权利要求特别指出了被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以提到“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个这样的元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可以通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。
这些权利要求，无论是否与原始权利要求的范围相比更宽、更窄、相同或不同，也被认为包括在本公开的主题内。

Claims (19)

1.一种用于氧化还原液流电池系统的多室电解质存储罐，包括：
第一电解质室和第二电解质室以及隔壁，其中
所述第一电解质室和所述第二电解质室分别流体地耦接到氧化还原液流电池单元的第一侧和第二侧，
所述第一电解质室和所述第二电解质室分别包括第一液体电解质体积和第二液体电解质体积，并且
所述第一液体电解质体积和所述第二液体电解质体积由位于其间的所述隔壁分隔，
其中，所述隔壁还包括溢出孔，所述溢出孔位于所述隔壁的内部，以及
第一回流歧管和第二回流歧管，分别被浸没并流体地耦接到所述第一液体电解质体积和所述第二液体电解质体积中的浸没位置。
2.如权利要求1所述的多室电解质存储罐，还包括分别流体地耦接到所述第一电解质室和所述第二电解质室的第一回流入口和第二回流入口，所述第一回流入口和所述第二回流入口将回流液体分别输送至所述第一液体电解质体积和所述第二液体电解质体积的浸没位置。
3.如权利要求2所述的多室电解质存储罐，其中，所述第一回流歧管和所述第二回流歧管包括从所述氧化还原液流电池单元返回的液体电解质和其中夹带的气体。
4.如权利要求3所述的多室电解质存储罐，其中，所述第一液体电解质体积和所述第二液体电解质体积分别将所述第一电解质室和所述第二电解质室填充至第一液体填充阈值水平和第二液体填充阈值水平。
5.如权利要求4所述的多室电解质存储罐，其中，所述第一回流歧管和所述第二回流歧管分别位于所述第一液体填充阈值水平和所述第二液体填充阈值水平之下，并且分别位于第一固体填充阈值水平和第二固体填充阈值水平之上。
6.如权利要求5所述的多室电解质存储罐，还包括液体出口，所述液体出口位于所述第一电解质室和所述第二电解质室中的每一个内，在所述第一固体填充阈值水平和所述第二固体填充阈值水平之上且在所述第一回流歧管和所述第二回流歧管之下。
7.如权利要求6所述的多室电解质存储罐，其中，所述第一回流歧管和所述第二回流歧管各自包括在所述浸没位置处流体地耦接至所述第一回流入口和所述第二回流入口的更水平取向的管道，所述第一回流入口和所述第二回流入口包括更垂直取向的管道。
8.如权利要求7所述的多室电解质存储罐，其中，所述更水平取向的管道包括分别在所述更水平取向的管道的上表面和下表面的上部开口和下部开口，所述回流液体和其夹带的气体能够通过所述更水平取向的管道离开所述第一回流歧管和所述第二回流歧管。
9.一种氧化还原液流电池系统，包括：
负电解质室，流体地耦接到氧化还原液流电池单元的负电极室，以及
正电解质室，流体地耦接到氧化还原液流电池单元的正电极室，以及
多室电解质存储罐，包括所述负电解质室和所述正电解质室，所述负电解质室和所述正电解质室由隔壁分隔，
其中，所述隔壁还包括溢出孔，所述溢出孔位于所述隔壁的内部，以及
其中，所述多室电解质存储罐还包括第一回流歧管和第二回流歧管，所述第一回流歧管和所述第二回流歧管分别被浸没并流体地耦接到所述负电解质室和所述正电解质室中的浸没位置。
10.如权利要求9所述的氧化还原液流电池系统，其中，所述负电解质室和所述正电解质室分别包括填充至负液体阈值水平的负液体电解质和填充至正液体阈值水平的正液体电解质，其中所述负液体电解质和所述正液体电解质由所述隔壁分隔。
11.如权利要求10所述的氧化还原液流电池系统，其中，所述多室电解质存储罐还包括气体顶部空间，所述气体顶部空间位于所述负液体电解质和所述正液体电解质上方并且在没有管道的情况下流体地耦接至所述负液体电解质和所述正液体电解质。
12.如权利要求11所述的氧化还原液流电池系统，其中，所述隔壁还包括在所述负液体电解质和所述正液体电解质的液面上方并且与所述气体顶部空间流体地接触的溢出孔，其中，在没有所述溢出孔的情况下，所述负电极室和所述正电极室将被流体地分离。
13.如权利要求12所述的氧化还原液流电池系统，其中，所述隔壁包括垂直的刚性面板，所述垂直的刚性面板占据所述多室电解质存储罐的除所述溢出孔的横截面之外的横截面。
14.一种氧化还原液流电池系统的运行方法，包括：
将负电解质从位于多室电解质存储罐中的负电解质室引导至氧化还原液流电池单元的负电极室，以及
将正电解质从位于多室电解质存储罐中的正电解质室引导至氧化还原液流电池单元的正电极室，
其中，在所述多室电解质存储罐内，通过隔壁将所述负电解质室中的所述负电解质和所述正电解质室中的所述正电解质分隔开，
其中，所述隔壁还包括溢出孔，所述溢出孔位于所述隔壁的内部，以及
其中，所述多室电解质存储罐还包括第一回流歧管和第二回流歧管，所述第一回流歧管和所述第二回流歧管分别被浸没并流体地耦接到所述负电解质室和所述正电解质室中的浸没位置。
15.如权利要求14所述的方法，还包括将来自所述氧化还原液流电池单元的液体电解质和其中夹带的气体分别返回到所述负电解质室和所述正电解质室的负电解质和正电解质内的浸没位置。
16.如权利要求15所述的方法，还包括在所述负电解质室和所述正电解质室内将所述夹带的气体与回流液体分离。
17.如权利要求16所述的方法，其中，将所述夹带的气体与所述回流液体分离包括：在不移动机械设备的情况下，将所述夹带的气体与所述回流液体分离。
18.如权利要求17所述的方法，还包括：将分离出的夹带的气体分别存储在所述负电解质室和所述正电解质室的所述负电解质和所述正电解质上方的气体顶部空间中，其中所述气体顶部空间位于所述多室电解质存储罐中。
19.如权利要求18所述的方法，还包括：将所述气体从所述气体顶部空间分别输送至流体地耦接在所述负电解质室和所述负电极室之间以及所述正电解质室和所述正电极室之间的负极再平衡反应器和正极再平衡反应器。
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