FR3116952A1 - Drainage d’empilement pour batterie rédox à flux - Google Patents
Drainage d’empilement pour batterie rédox à flux Download PDFInfo
- Publication number
- FR3116952A1 FR3116952A1 FR2012417A FR2012417A FR3116952A1 FR 3116952 A1 FR3116952 A1 FR 3116952A1 FR 2012417 A FR2012417 A FR 2012417A FR 2012417 A FR2012417 A FR 2012417A FR 3116952 A1 FR3116952 A1 FR 3116952A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- catholyte
- anolyte
- supply circuit
- reservoir
- drainage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000013475 authorization Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
- H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
- H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04276—Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0444—Concentration; Density
- H01M8/04477—Concentration; Density of the electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Drainage d’empilement pour batterie rédox à flux La présente invention concerne un système comprenant une ou plusieurs batteries rédox à flux comprenant un empilement de plusieurs cellules électrochimiques, lesdites cellules électrochimiques comprenant un compartiment cathodique et un compartiment anodique, le compartiment cathodique étant en communication fluidique via un circuit d’alimentation avec un ou plusieurs réservoirs d’électrolyte dit catholyte, le compartiment anodique étant en communication fluidique via un circuit d’alimentation avec un ou plusieurs réservoirs d’électrolyte dit anolyte, le circuit d’alimentation du catholyte, respectivement de l’anolyte, comprenant une pompe de circulation du catholyte, respectivement de l’anolyte, du réservoir vers les compartiments cathodiques, respectivement anodiques, ledit système comprenant une pompe de drainage de catholyte et une pompe de drainage d’anolyte, la pompe de drainage de catholyte, respectivement d’anolyte, étant asservie à un détecteur de présence de catholyte, respectivement d’anolyte, dans au moins une partie dudit circuit d’alimentation de catholyte, respectivement d’anolyte, le circuit d’alimentation du catholyte, respectivement de l’anolyte, comprenant un dispositif d’autorisation de la circulation ou non du catholyte, respectivement de l’anolyte, du réservoir de catholyte, respectivement d’anolyte, vers les compartiments cathodiques, respectivement anodiques. Figure pour l'abrégé : Figure 1
Description
La présente invention concerne le domaine des batteries rédox à flux comprenant un empilement de plusieurs cellules électrochimiques, et mettant en œuvre des électrolytes liquides.
La présente invention concerne un système de batteries rédox à flux compact intégrant des pompes d’alimentation des électrolytes et des pompes de drainage. La présente invention concerne également un procédé mettant en œuvre un tel système et un ensemble comprenant ce système, l’ensemble étant compact et/ou présentant un encombrement vertical contraint.
Etat de la technique
Les batteries à flux consistent en un système empilant des cellules électrochimiques en série électriquement et en parallèle fluidiquement pour constituer un empilement (« stack en anglais ») utilisant des électrolytes pour stocker de l’énergie. Cet empilement permet d’atteindre le niveau de tension et de puissance nécessaire au bon fonctionnement des convertisseurs de puissance. L’énergie est stockée via une réaction électrochimique réversible au sein des cellules électrochimiques. Les deux solutions d’électrolyte sont respectivement appelées anolyte et catholyte et stockées dans deux réservoirs séparés. Durant la charge, la réaction électrochimique modifie l’état ionique des électrolytes circulant au sein de l’empilement et passent à un état chargé. Durant la décharge, la réaction est réversible et l’énergie électrique stockée est fournie aux « utilisateurs ». Afin d’assurer le bon fonctionnement du système, les électrolytes sont continuellement pompés à travers les empilements. La réaction électrochimique alimente en courant continu (DC) le circuit électrique relié à des convertisseurs bidirectionnels permettant charge et décharge en courant alternatif (AC). Ces convertisseurs permettent le branchement au réseau.
Lors de l’arrêt du système, afin d’éliminer tout phénomène d’autodécharge, il est nécessaire de s’assurer que les empilements soient vidés d’électrolytes résiduels et isolés des réservoirs de stockage. L’autodécharges est due à un courant résiduel dans l’empilement parcourant les électrolytes, entrainant ainsi une décharge lente mais continue de la batterie. Cette autodécharge pourrait entrainer sur le long terme une perte d’énergie emmagasinée par la batterie.
Actuellement, les méthodes conventionnellement utilisées pour surmonter cette problématique technique réside dans le design des cadres des empilements pour diminuer le courant de shunt, comme par exemple décrit par WO 2018095995 (KEMIWATT), ou encore le placement des réservoirs à une hauteur permettant la vidange des compartiments d’électrode par gravité. De tels systèmes de batterie à flux antérieur fonctionnent selon un Marche (ON) et un mode Arrêt (OFF). Dans le mode ON, un anolyte liquide et un catholyte liquide sont mis en circulation à partir des réservoirs de stockage respectifs dans et à travers une cellule électrochimique pendant laquelle l'énergie est tirée de l'anolyte liquide et du catholyte liquide ou stockée dans ces deux éléments. Pour éviter l'autodécharge du système de batterie de flux pendant une période où l'énergie n'est pas tirée du système de batterie de flux ou stockée dans celui-ci, le système de batterie de flux passe du mode ON au mode OFF. En mode OFF, l'anolyte liquide et le catholyte liquide sont vidés de la cellule électrochimique dans les réservoirs de stockage respectifs. Cela permet d'éviter l'autodécharge du système de batterie à flux en raison de la diffusion des espèces électrochimiquement actives à travers une membrane échangeuse d'ions dans la cellule électrochimique. Un inconvénient du passage en mode OFF est que s'il y a une demande de prélèvement ou de stockage d'énergie électrique dans le système de batterie de flux, le système de batterie de flux de l'art antérieur est lent à réagir. Ainsi, EP2795709A1 décrit un système de batterie en flux fonctionnant avec un mode marche (ON), un mode arrêt (OFF) et un mode Pause (STANDBY). Le système permet un accès plus rapide à une partie de la pleine capacité du système de batterie en flux lorsqu'il n'est ni en mode "ON" ni en mode "OFF". En mode Pause (STANDBY), un contrôleur arrête les pompes et ferme les vannes reliant les réservoirs aux compartiments de la cellule électrochimique. Ainsi, l'anolyte liquide et le catholyte liquide présents dans la cellule électrochimique ne peuvent pas refluer dans les réservoirs. Les portions d'anolyte liquide et de catholyte liquide sont conservées pendant un certain temps dans la cellule électrochimique, pendant lequel aucune énergie n'est tirée de l'anolyte liquide et du catholyte liquide ni stockée.
De tels systèmes demandent à être améliorés techniquement, en particulier dans le cadre de batterie à flux compactes, livrables sous la forme d’un container tout-en-un comprenant la ou les cellules électrochimiques et les réservoirs d’électrolytes.
Buts de l’invention
La présente invention a pour but de fournir un système de batterie à flux permettant de réduire les courants au sein des électrolytes, en particulier dans des cellules électrochimiques montées fluidiquement en parallèle et lors de la mise en pause (Stand-by).
La présente invention a pour but de fournir une cellule électrochimique présentant une bonne durée de vie, et en particulier améliorant la stabilité de stockage du système en diminuant le phénomène d’autodécharge, en particulier lors des phases de pause (stand-by).
La présente invention a pour but de fournir une cellule électrochimique compacte et/ou un ensemble de cellules électrochimiques et des réservoirs de stockage des électrolytes circulant au sein des cellules électrochimiques, l’ensemble devant par exemple être placée dans un environnement vertical contraint.
La complexité de ces problèmes techniques est en particulier liée au fait d’être capable de les résoudre tous ensemble.
La présente invention a pour but de résoudre l’ensemble de ces problèmes techniques de manière fiable, industrielle et à faible coût, et de préférence en fournissant un système de batterie à flux compact et/ou placé dans un environnement vertical contraint.
Description de l’invention
L’art antérieur ne permet pas de résoudre ces problèmes techniques, en particulier dans le cadre de la fourniture d’un système compact et/ou placé ou destiné à être placé dans un environnement vertical contraint. En effet, les solutions antérieures concernent des systèmes comprenant des réservoirs, pompes et cellules électrochimiques de grande dimension. Dans ces techniques antérieures, les réservoirs sont déposés en dessous des cellules électrochimiques de sorte que le drainage des électrolytes se réalise par gravité. Cette géométrie ne permet pas d’optimiser le volume et/ou le rendement et/ou le coût dans le cadre d’une intégration des batteries à flux dans un container, en particulier un container compact et/ou placé ou destiné à être placé dans un environnement vertical contraint. Le transport est également problématique pour ces techniques antérieures.
La présente invention permet de résoudre ces problèmes techniques, de préférence de manière simultanée. Les références ci-après sont données à titre illustratif au regard des figures 1 et 2, te en sont donc nullement limitatifs de l’invention.
Ainsi, l’invention concerne un comprenant une ou plusieurs batteries rédox à flux comprenant un empilement de plusieurs cellules électrochimiques 30, lesdites cellules électrochimiques 30 comprenant un compartiment cathodique et un compartiment anodique, le compartiment cathodique étant en communication fluidique via un circuit d’alimentation 13 avec un ou plusieurs réservoirs d’électrolyte 10 dit catholyte, le compartiment anodique étant en communication fluidique via un circuit d’alimentation 23 avec un ou plusieurs réservoirs 20 d’électrolyte dit anolyte, le circuit d’alimentation 13, 23 du catholyte, respectivement de l’anolyte, comprenant une pompe de circulation 15, 25 du catholyte, respectivement de l’anolyte, du réservoir 10, 20 vers les compartiments cathodiques, respectivement anodiques, ledit système comprenant une pompe de drainage 14 de catholyte et une pompe de drainage 24 d’anolyte, la pompe de drainage de catholyte, respectivement d’anolyte, étant asservie à un détecteur de présence de catholyte, respectivement d’anolyte, dans au moins une partie dudit circuit d’alimentation 13, 23 de catholyte, respectivement d’anolyte, le circuit d’alimentation 13, 23 du catholyte, respectivement de l’anolyte, comprenant un dispositif 12, 22 d’autorisation de la circulation ou non du catholyte, respectivement de l’anolyte, du réservoir 10, 20 de catholyte, respectivement d’anolyte, vers les compartiments cathodiques, respectivement anodiques.
Selon une variante, le dispositif d’autorisation 12, 22 de la circulation est une électrovanne trois voies reliant soit le réservoir 10, 20 à la pompe de circulation 15, 25, soit reliant les cellules électrochimiques 30 à la pompe de drainage 14, 24.
Selon une variante, ladite pompe de drainage 14, 24 est positionnée sur un circuit au moins en partie dédié au drainage du catholyte, respectivement de l’anolyte, dit circuit de drainage.
Typiquement, chaque pompe de drainage du catholyte, respectivement de l’anolyte, est indépendamment asservie à un ou plusieurs capteurs de présence d’électrolyte.
Selon une variante, ladite pompe de circulation 15, 25 est positionnée sur un circuit au moins en partie dédié à la circulation du catholyte, respectivement de l’anolyte, vers les cellules électrochimiques, dit circuit d’alimentation 13, 23.
Typiquement, ledit dispositif de mesure est un dispositif de mesure du niveau liquide du catholyte, respectivement de l’anolyte, dans au moins une partie dudit circuit d’alimentation et/ou des compartiments cathodiques, respectivement anodiques.
Avantageusement, lorsque le dispositif de mesure détecte la présence du catholyte, respectivement de l’anolyte, la pompe de drainage du catholyte, respectivement de l’anolyte, est en fonctionnement et le catholyte, respectivement l’anolyte, circule dans le circuit de drainage du catholyte, respectivement de l’anolyte, et alimente l’entrée du réservoir du catholyte, respectivement de l’anolyte.
L’invention concerne également un procédé de production d’électricité mettant en œuvre une ou plusieurs batteries rédox à flux comprenant un empilement de plusieurs cellules électrochimiques, lesdites cellules électrochimiques comprenant un compartiment cathodique et un compartiment anodique, le compartiment cathodique étant en communication fluidique via un circuit d’alimentation avec un ou plusieurs réservoirs d’électrolyte dit catholyte, le compartiment anodique étant en communication fluidique via un circuit d’alimentation avec un ou plusieurs réservoirs d’électrolyte dit anolyte, le circuit d’alimentation du catholyte, respectivement de l’anolyte, comprenant une pompe de circulation du catholyte, respectivement de l’anolyte du réservoir vers les compartiments cathodiques, respectivement anodiques, ledit système comprenant une pompe de drainage de catholyte et une pompe de drainage d’anolyte, la pompe de drainage de catholyte, respectivement d’anolyte, étant asservie à un dispositif de mesure de la présence de catholyte, respectivement d’anolyte, dans au moins une partie dudit circuit d’alimentation de catholyte, respectivement d’anolyte, ladite pompe de drainage étant en fonctionnement lorsque la présence de catholyte, respectivement d’anolyte est détectée par le dispositif de mesure, le circuit d’alimentation du catholyte, respectivement de l’anolyte comprenant un dispositif d’autorisation de la circulation ou non du catholyte, respectivement de l’anolyte, du réservoir de catholyte, respectivement d’anolyte, vers les compartiments cathodiques, respectivement anodiques.
Avantageusement, en mode de charge ou décharge des batteries à flux, le catholyte, respectivement l’anolyte, circule du réservoir de catholyte, respectivement d’anolyte, vers les compartiments cathodiques, respectivement anodiques, et avantageusement, en mode pause (standby) des batteries à flux, le catholyte, respectivement l’anolyte, est drainé du circuit d’alimentation du catholyte, respectivement de l’anolyte, et/ou des compartiments cathodiques, respectivement anodiques, vers le réservoir de catholyte, respectivement d’anolyte.
Selon une variante, en mode de charge ou décharge des batteries à flux le catholyte, respectivement l’anolyte, circule de la sortie du réservoir de catholyte, respectivement d’anolyte, vers les compartiments cathodiques, respectivement anodiques, puis vers l’entrée du réservoir de catholyte, respectivement d’anolyte, et en mode pause (stand-by) des batteries à flux, le catholyte, respectivement l’anolyte, circule du circuit d’alimentation du catholyte, respectivement de l’anolyte, et/ou des compartiments cathodiques, respectivement anodiques, vers une zone à proximité de l’entrée du réservoir de catholyte, respectivement d’anolyte.
Selon une variante, en mode pause (stand-by) des batteries à flux, le drainage est activé lorsque le dispositif de mesure détecte la présence, par exemple par une mesure du niveau liquide, de catholyte, respectivement d’anolyte, dans au moins une partie dudit circuit d’alimentation et/ou des compartiments cathodiques, respectivement anodiques.
L’invention concerne également un ensemble de cellules électrochimiques compact, comprenant dans un container un système tel que défini selon l’invention ou un système mettant en œuvre un procédé selon l’invention.
Avantageusement, l’ensemble de cellules électrochimiques compact est transportable.
Ainsi, avantageusement l’invention consiste à effectuer le drainage des stacks de manière mécanique afin de ne pas dépendre de la gravité, en particulier dans un système compact et/ou placé ou destiné à être placé dans un environnement vertical contraint, de préférence transportable.
Ainsi, selon un mode de réalisation, en mode charge/décharge, une électrovanne trois voies est mise en position pour alimenter le circuit d’alimentation dirigeant ainsi les électrolytes vers les empilements de cellules électrochimiques. Il s’agit alors d’un fonctionnement tout à fait classique pour une batterie à flux. Selon un mode de réalisation, en mode pause (stand-by) l’électrovanne trois voies est mise en position pour alimenter le circuit de drainage. Selon ce mode de réalisation en pause, lorsqu’un capteur de niveau détecte des électrolytes dans une conduite du circuit d’alimentation dans les cellules électrochimiques, la pompe de drainage est mise en fonctionnement pour diriger l’électrolyte ou les électrolytes concernés vers les réservoirs de stockage. Selon ce mode de réalisation en pause, lorsqu’un capteur de niveau ne détecte pas la présence d’électrolytes, la pompe de drainage est en arrêt.
Dans la présente description, il est fait référence de manière indifférente aux électrolytes, en particulier au catholyte ou à l’anolyte. Les circuits de chaque électrolyte sont indépendants dans le sens où ils ne communiquent pas, notamment pour séparer physiquement le catholyte de l’anolyte. Ainsi les pompes d’alimentation et les pompes de drainage, les réservoirs d’électrolytes et les compartiments cathodiques, respectivement anodiques, peuvent fonctionner de manière indépendante. Ainsi, chaque mode de réalisation du circuit d’alimentation et/ou de drainage du catholyte peut être indépendant du circuit d’alimentation et/ou de drainage de l’anolyte, dans sa structure et/ou son fonctionnement. Toutefois, selon un mode de réalisation, les structures et fonctionnement de la circulation et/ou du drainage du catholyte et de l’anolyte peuvent être couplés.
L’invention va être décrite plus précisément en relation avec les figures, sans limitation de la portée de l’invention. Dans la présente invention, il est fait référence indépendamment aux différents éléments par leur numéro de référence sur les figures, sans aucune limitation de la portée de l’invention. Les références à un élément avec plusieurs numéros de référence signifient que la description s’applique généralement à l’élément portant le signe de référence. Ainsi par exemple une référence au réservoir 10, 20 signifie que la description s’applique généralement et indépendamment ou simultanément au réservoir 10 et au réservoir 20.
Le système comprend un réservoir de catholyte 10, et un réservoir d’anolyte 20. Le réservoir de catholyte 10 est en communication fluidique, via un système d’alimentation 13, avec les compartiments cathodiques d’une pluralité de cellules électrochimiques 30. Le réservoir d’anolyte 20 est en communication fluidique, via un système d’alimentation 23, avec les compartiments anodiques d’une pluralité de cellules électrochimiques 30. Le système d’alimentation 13 du catholyte comprend une pompe d’alimentation 15 et un dispositif d’autorisation du passage du fluide, par exemple d’une électrovanne trois voies 12, dirigeant le catholyte du réservoir 10 vers les cellules électrochimiques 30 en mode de fonctionnement charge/décharge. Le système d’alimentation 23 de l’anolyte comprend une pompe d’alimentation 25 et un dispositif d’autorisation du passage du fluide, par exemple d’une électrovanne trois voies 22, dirigeant l’anolyte du réservoir 20 vers les cellules électrochimiques 30 en mode de fonctionnement charge/décharge. Ce mode permet d’alimenter les stacks (pluralité de cellules électrochimiques 30) en électrolyte permettant ainsi le fonctionnement normal de la batterie en mode charge et décharge.
Typiquement, les containers sont de containers 20 pieds, 20 pieds HC (High Cube), ou 40 pieds. Il peut également s’agir de manière plus générale de container ou environnement contraint en hauteur. Un tel environnement contraint ne permet ainsi pas de positionner les réservoirs d’électrolytes de manière libre, et en particulier en-dessous du niveau des cellules électrochimiques.
Typiquement, selon l’invention, le positionnement dans l’espace des réservoirs d’électrolytes par rapport aux cellules électrochimiques ne permet pas un drainage liquide par gravité du catholyte, respectivement de l’anolyte, contenus dans les cellules électrochimiques.
Avantageusement, selon l’invention, les réservoirs d’électrolytes sont positionnés en-dessous du niveau liquide de catholyte, respectivement d’anolyte, contenus dans les cellules électrochimiques.
Des expérimentations ont été réalisées. Selon un système de l’art antérieur, sans la mise en œuvre d’un drainage asservi à un détecteur de présence d’électrolyte et l’isolation fluidique des électrolytes, on observe une perte de 420 Ah. Avec un système selon la présente invention, incluant un circuit de drainage asservi à un détecteur de présence d’électrolyte et isolé permet de diminuer la perte à 234 Ah. Les inventeurs ont pu ainsi améliorer la stabilité de stockage du système de batterie rédox en flux en diminuant le phénomène d’autodécharge lors des phases de pause (stand-by).
On entend par système ou procédé « selon l’invention » ou des termes équivalents, un système ou procédé défini tel que dans la présente invention, y compris selon l’une quelconques des variantes, modes de réalisation particuliers ou spécifiques, indépendamment ou selon l’une quelconque de leurs combinaisons, y compris selon les caractéristiques préférées.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à l'homme de l'art suite à la lecture de la description explicative qui fait référence aux figures qui sont donnés seulement à titre d'illustration et qui ne sauraient en aucune façon limiter la portée de l'invention.
Claims (12)
- Système comprenant une ou plusieurs batteries rédox à flux comprenant un empilement de plusieurs cellules électrochimiques (30), lesdites cellules électrochimiques (30) comprenant un compartiment cathodique et un compartiment anodique, le compartiment cathodique étant en communication fluidique via un circuit d’alimentation (13) avec un ou plusieurs réservoirs d’électrolyte (10) dit catholyte, le compartiment anodique étant en communication fluidique via un circuit d’alimentation (23) avec un ou plusieurs réservoirs (20) d’électrolyte dit anolyte, le circuit d’alimentation (13, 23) du catholyte, respectivement de l’anolyte, comprenant une pompe de circulation (15, 25) du catholyte, respectivement de l’anolyte, du réservoir (10, 20) vers les compartiments cathodiques, respectivement anodiques, ledit système comprenant une pompe de drainage (14) de catholyte et une pompe de drainage (24) d’anolyte, la pompe de drainage de catholyte, respectivement d’anolyte, étant asservie à un détecteur de présence de catholyte, respectivement d’anolyte, dans au moins une partie dudit circuit d’alimentation (13, 23) de catholyte, respectivement d’anolyte, le circuit d’alimentation (13, 23) du catholyte, respectivement de l’anolyte, comprenant un dispositif (12, 22) d’autorisation de la circulation ou non du catholyte, respectivement de l’anolyte, du réservoir (10, 20) de catholyte, respectivement d’anolyte, vers les compartiments cathodiques, respectivement anodiques.
- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d’autorisation (12, 22) de la circulation est une électrovanne trois voies reliant soit le réservoir (10, 20) à la pompe de circulation (15, 25), soit reliant les cellules électrochimiques (30) à la pompe de drainage (14, 24).
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ladite pompe de drainage (14, 24) est positionnée sur un circuit au moins en partie dédié au drainage du catholyte, respectivement de l’anolyte, dit circuit de drainage.
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite pompe de circulation (15, 25) est positionnée sur un circuit au moins en partie dédié à la circulation du catholyte, respectivement de l’anolyte, vers les cellules électrochimiques, dit circuit d’alimentation (13, 23).
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit détecteur de présence de catholyte, respectivement d’anolyte est un dispositif de mesure du niveau liquide du catholyte, respectivement de l’anolyte, dans au moins une partie dudit circuit d’alimentation et/ou des compartiments cathodiques, respectivement anodiques.
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lorsque le dispositif de mesure détecte la présence du catholyte, respectivement de l’anolyte, la pompe de drainage du catholyte, respectivement de l’anolyte, est en fonctionnement et le catholyte, respectivement l’anolyte, circule dans le circuit de drainage du catholyte, respectivement de l’anolyte, et alimente l’entrée du réservoir du catholyte, respectivement de l’anolyte.
- Procédé de production d’électricité mettant en œuvre un système comprenant une ou plusieurs batteries rédox à flux comprenant un empilement de plusieurs cellules électrochimiques, lesdites cellules électrochimiques comprenant un compartiment cathodique et un compartiment anodique, le compartiment cathodique étant en communication fluidique via un circuit d’alimentation avec un ou plusieurs réservoirs d’électrolyte dit catholyte, le compartiment anodique étant en communication fluidique via un circuit d’alimentation avec un ou plusieurs réservoirs d’électrolyte dit anolyte, le circuit d’alimentation du catholyte, respectivement de l’anolyte, comprenant une pompe de circulation du catholyte, respectivement de l’anolyte du réservoir vers les compartiments cathodiques, respectivement anodiques, ledit système comprenant une pompe de drainage de catholyte et une pompe de drainage d’anolyte, la pompe de drainage de catholyte, respectivement d’anolyte, étant asservie à un dispositif de mesure de la présence de catholyte, respectivement d’anolyte, dans au moins une partie dudit circuit d’alimentation de catholyte, respectivement d’anolyte, ladite pompe de drainage étant en fonctionnement lorsque la présence de catholyte, respectivement d’anolyte est détectée par le dispositif de mesure, le circuit d’alimentation du catholyte, respectivement de l’anolyte comprenant un dispositif d’autorisation de la circulation ou non du catholyte, respectivement de l’anolyte, du réservoir de catholyte, respectivement d’anolyte, vers les compartiments cathodiques, respectivement anodiques.
- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’en mode de charge ou décharge des batteries à flux, le catholyte, respectivement l’anolyte, circule du réservoir de catholyte, respectivement d’anolyte, vers les compartiments cathodiques, respectivement anodiques, et en ce qu’en mode pause (standby) des batteries à flux, le catholyte, respectivement l’anolyte, est drainé du circuit d’alimentation du catholyte, respectivement de l’anolyte, et/ou des compartiments cathodiques, respectivement anodiques, vers le réservoir de catholyte, respectivement d’anolyte.
- Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu’en mode de charge ou décharge des batteries à flux le catholyte, respectivement l’anolyte circule de la sortie du réservoir de catholyte, respectivement d’anolyte, vers les compartiments cathodiques, respectivement anodiques, puis vers l’entrée du réservoir de catholyte, respectivement d’anolyte, et en ce qu’en mode pause (stand-by) des batteries à flux, le catholyte, respectivement l’anolyte, circule du circuit d’alimentation du catholyte, respectivement de l’anolyte, et/ou des compartiments cathodiques, respectivement anodiques, vers une zone à proximité de l’entrée du réservoir de catholyte, respectivement d’anolyte.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce le qu’en mode pause (stand-by) des batteries à flux, le drainage est activé lorsque le dispositif de mesure détecte la présence, par exemple par une mesure du niveau liquide, de catholyte, respectivement d’anolyte, dans au moins une partie dudit circuit d’alimentation et/ou des compartiments cathodiques, respectivement anodiques.
- Ensemble de cellules électrochimiques compact, comprenant dans un container un système tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 ou un système mettant en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 10.
- Ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce qu’il est transportable.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2012417A FR3116952B1 (fr) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | Drainage d’empilement pour batterie rédox à flux |
| US18/255,088 US20240030476A1 (en) | 2020-11-30 | 2021-11-30 | Stack drainage for redox flow battery |
| EP21815542.2A EP4252298A1 (fr) | 2020-11-30 | 2021-11-30 | Drainage d'empilement pour batterie rédox à flux |
| PCT/EP2021/083565 WO2022112599A1 (fr) | 2020-11-30 | 2021-11-30 | Drainage d'empilement pour batterie rédox à flux |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2012417 | 2020-11-30 | ||
| FR2012417A FR3116952B1 (fr) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | Drainage d’empilement pour batterie rédox à flux |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3116952A1 true FR3116952A1 (fr) | 2022-06-03 |
| FR3116952B1 FR3116952B1 (fr) | 2023-07-28 |
Family
ID=75108432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2012417A Active FR3116952B1 (fr) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | Drainage d’empilement pour batterie rédox à flux |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240030476A1 (fr) |
| EP (1) | EP4252298A1 (fr) |
| FR (1) | FR3116952B1 (fr) |
| WO (1) | WO2022112599A1 (fr) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2339682A1 (fr) * | 2009-10-29 | 2011-06-29 | Beijing Prudent Century Technology Co. Ltd. | Batterie à circulation redox et procédé permettant le fonctionnement continu de cette batterie à circulation redox pendant une longue période |
| US20140057141A1 (en) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | EverVault Corporation | Pressure balancing of electrolytes in redox flow batteries |
| EP2795709A1 (fr) | 2011-12-20 | 2014-10-29 | United Technologies Corporation | Système de batterie à circulation avec mode veille |
| KR20180044702A (ko) * | 2016-10-24 | 2018-05-03 | 주식회사 엘지화학 | 레독스 플로우 배터리 및 이의 전해액 재생 방법 |
| WO2018095995A1 (fr) | 2016-11-28 | 2018-05-31 | Kemwatt | Cellule électrochimique rédox en flux à shunt réduit |
| WO2019012714A1 (fr) * | 2017-07-13 | 2019-01-17 | 日立化成株式会社 | Dispositif de refroidissement, système de refroidissement et véhicule |
-
2020
- 2020-11-30 FR FR2012417A patent/FR3116952B1/fr active Active
-
2021
- 2021-11-30 WO PCT/EP2021/083565 patent/WO2022112599A1/fr active Application Filing
- 2021-11-30 US US18/255,088 patent/US20240030476A1/en active Pending
- 2021-11-30 EP EP21815542.2A patent/EP4252298A1/fr active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2339682A1 (fr) * | 2009-10-29 | 2011-06-29 | Beijing Prudent Century Technology Co. Ltd. | Batterie à circulation redox et procédé permettant le fonctionnement continu de cette batterie à circulation redox pendant une longue période |
| EP2795709A1 (fr) | 2011-12-20 | 2014-10-29 | United Technologies Corporation | Système de batterie à circulation avec mode veille |
| US20140057141A1 (en) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | EverVault Corporation | Pressure balancing of electrolytes in redox flow batteries |
| KR20180044702A (ko) * | 2016-10-24 | 2018-05-03 | 주식회사 엘지화학 | 레독스 플로우 배터리 및 이의 전해액 재생 방법 |
| WO2018095995A1 (fr) | 2016-11-28 | 2018-05-31 | Kemwatt | Cellule électrochimique rédox en flux à shunt réduit |
| WO2019012714A1 (fr) * | 2017-07-13 | 2019-01-17 | 日立化成株式会社 | Dispositif de refroidissement, système de refroidissement et véhicule |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022112599A1 (fr) | 2022-06-02 |
| FR3116952B1 (fr) | 2023-07-28 |
| EP4252298A1 (fr) | 2023-10-04 |
| US20240030476A1 (en) | 2024-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8137831B1 (en) | Electrolyte flow configuration for a metal-halogen flow battery | |
| US9214830B2 (en) | Battery resetting process for scaffold fuel electrode | |
| DK2795709T3 (en) | STANDBY FUNCTION BATTERY SYSTEM | |
| US8541121B2 (en) | Quenching system | |
| US10050290B2 (en) | Rebalancing electrolyte concentration in flow battery using pressure differential | |
| CN102354761B (zh) | 液流电池系统及其停机保护方法和装置 | |
| US8273472B2 (en) | Shunt current interruption in electrochemical energy generation system | |
| FR2952233A1 (fr) | Procedure de detection de l'etat d'une pile a combustible. | |
| US20140072897A1 (en) | System for energy generation or storage on an electrochemical basis | |
| CN109546183B (zh) | 一种全钒液流电池正、负极电解液的调平共混系统及其方法 | |
| KR101855290B1 (ko) | 레독스 흐름전지 | |
| KR102357651B1 (ko) | 레독스 흐름 전지의 모듈 시스템 | |
| WO2014083268A1 (fr) | Procédé de charge d'une batterie zinc-air à potentiel limité | |
| WO2022112599A1 (fr) | Drainage d'empilement pour batterie rédox à flux | |
| FR2893187A1 (fr) | Installation consommatrice d'energie electrique utilisant une pile a combustible et procede d'alimentation d'une telle installation | |
| EP3105808B1 (fr) | Circuit de purge d'une pile à combustible | |
| JP6821238B2 (ja) | レドックスフロー電池用電解液貯蔵部及びこれを含むバナジウムレドックスフロー電池 | |
| TW201911635A (zh) | 氧化還原液流電池之運用方法、及氧化還原液流電池 | |
| FR3061361A1 (fr) | Systeme electrochimique a pile a combustible comportant un dispositif de regulation de pression a detendeur | |
| FR3051987A1 (fr) | Procede d'alimentation electrique d'un equipement par une station autonome hybride | |
| EP3331079B1 (fr) | Systeme electrochimique de pile a combustible comportant un dispositif de regulation de pression | |
| JP2019192466A (ja) | レドックスフロー電池 | |
| EP3819971B1 (fr) | Système électrochimique à pile à combustible adapté à commuter entre un fonctionnement en surpression et un fonctionnement en dépression | |
| KR20190071267A (ko) | 기체 탱크 충전 시스템 및 방법 | |
| FR3063577A1 (fr) | Batterie a flux et procede de controle d'une batterie a flux |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20220603 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |