JP2016513859A5

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Publication number: JP2016513859A5
Application number: JP2015561548A
Authority: JP
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2034-03-04

Description

別の一実施形態は、フロー電池セルの積層体と、積層体中の錯化ハロゲン相の少ない電解質出口を含む第１の積層体出口と、積層体中の錯化ハロゲン相の多い電解質出口を含む第２の積層体出口とを備えるフロー電池システムに関する。このシステムは、貯蔵器ハウジングと、貯蔵器の下部に位置する第１の電解質入口と、貯蔵器の下部に位置する第２の電解質入口と、第１の電解質入口に流体的に接続された第１の拡散器と、第２の電解質入口に流体的に接続された第２の拡散器とを備える貯蔵器も備える。第１の出口導路は、第１の積層体出口を貯蔵器の第１の電解質入口に流体的に接続し、第２の出口導路は、第２の積層体出口を貯蔵器の第２の電解質入口に流体的に接続する。

Claims

フロー電池貯蔵器であって、
貯蔵器ハウジングと、
前記貯蔵器の下部の停滞域においてまたはそこに向かって液体金属ハロゲン化物電解質溶液と錯化ハロゲン相とを含む電解質混合物を供給するように構成された電解質入口と、
前記液体金属ハロゲン化物電解質溶液を前記貯蔵器から排出するように構成された電解質出口と、を備え、
使用時に前記液体金属ハロゲン化物電解質溶液が重力に逆らって上向きに流れて前記電解質出口に達し、前記錯化ハロゲン相が前記停滞域に沈降するように前記電解質出口が位置するフロー電池貯蔵器。
請求項１記載の貯蔵器において、
前記貯蔵器の下部の電解質出口から前記貯蔵器の下部を通り前記貯蔵器の中間部に延在する出口導路をさらに備え、
前記出口導路の入口が前記貯蔵器の中間部に位置し、
使用時に前記液体金属ハロゲン化物電解質溶液が、ポンプからの吸引を利用して、重力に逆らって上向きに流れて、前記出口導路の入口に流入し、前記錯化ハロゲン相が前記停滞域に沈降する貯蔵器。
請求項１記載の貯蔵器において、
前記貯蔵器の下部の停滞域に位置し、前記停滞域から前記錯化ハロゲン相を除去するように構成された二次電解質出口と、
前記貯蔵器の下部の停滞域に位置し、前記電解質混合物を前記停滞域に供給するように構成された二次電解質入口と、
をさらに備える貯蔵器。
請求項１記載の貯蔵器において、
二次電解質入口と、
前記貯蔵器の電解質入口に流体的に接続され、第１の非垂直延長セグメントに接続された非水平セグメントを含む第１の多孔質パイプを含む第１の拡散器と、
前記貯蔵器の二次電解質入口に流体的に接続され、第２の非垂直延長セグメントに接続された非水平セグメントを含む第２の多孔質パイプを含む第２の拡散器と、
前記第１の非垂直延長セグメントと前記第２の非垂直延長セグメントを接続する少なくとも１個の導路と、をさらに備え、
前記電解質入口および前記二次電解質入口が、前記貯蔵器の上部に位置する貯蔵器。
請求項４記載の貯蔵器において、
前記貯蔵器の下部の電解質出口から前記貯蔵器の下部を通り前記貯蔵器の中間部に延在する出口導路をさらに備え、
前記出口導路の入口が前記貯蔵器の中間部に位置し、前記出口導路の出口が前記貯蔵器の側壁に位置する貯蔵器。
請求項４記載の貯蔵器において、
前記第１の拡散器が複数の第１の多孔質導路を含み、前記第２の拡散器が複数の第２の多孔質導路を含み、
前記複数の第１の多孔質導路が、前記貯蔵器の最上部の電解質入口に接続された第１の垂直配向導路に流体的に接続された１個以上の第１の水平配向導路に流体的に接続された複数の第１の垂直配向導路を含み、
前記複数の第２の多孔質導路が、前記貯蔵器の最上部の二次電解質入口に接続された第２の垂直配向導路に流体的に接続された１個以上の第２の水平配向導路に流体的に接続された複数の第２の垂直配向導路を含む貯蔵器。
フロー電池システムであって、
請求項４記載の貯蔵器と、
フロー電池セルの積層体と、
前記積層体中の錯化ハロゲン相の少ない電解質出口を含む第１の積層体出口と、
前記積層体中の錯化ハロゲン相の多い電解質出口を含む第２の積層体出口と、
前記第１の積層体出口を前記貯蔵器の電解質入口に流体的に接続する第１の出口導路と、
前記第２の積層体出口を前記貯蔵器の二次電解質入口に流体的に接続する第２の出口導路と、
第１のポンプと、
第２のポンプまたは弁と、
前記貯蔵器の下部の停滞域に位置する第２の電解質出口と、
前記積層体と前記貯蔵器の間の単一ループ流れ回路と、を備え、
前記積層体の各フロー電池セルの正極と負極の間の反応域にセパレータがなく、前記電解質混合物が、各フロー電池セルの正極と負極の分離なしに前記単一ループ流れ回路を通って循環し、
前記第２のポンプまたは弁が、前記第２の電解質出口に接続され、
前記電解質出口が、前記液体金属ハロゲン化物電解質溶液を排出するように構成され、
前記第２の電解質出口が、前記錯化ハロゲン相を排出するように構成されたシステム。
フロー電池を動作させる方法であって、
液体金属ハロゲン化物電解質溶液と錯化ハロゲン相とを含む電解質混合物をフロー電池積層体から貯蔵器の下部の停滞域においてまたはそこに向かって供給するステップと、
前記液体金属ハロゲン化物電解質溶液が前記貯蔵器中で重力に逆らって上向きに流れる一方、前記錯化ハロゲン相が前記停滞域に沈降するように、前記液体金属ハロゲン化物電解質溶液を前記貯蔵器から前記フロー電池積層体に供給するステップと、
を含む方法。
請求項８記載の方法において、
前記電解質混合物が、前記貯蔵器の下部の上から前記停滞域に向かって供給される方法。
請求項８記載の方法において、
前記電解質混合物を前記貯蔵器の中間部から出口導路を通り、前記貯蔵器の下部に位置する電解質出口に供給するステップと、
前記錯化ハロゲン相を前記停滞域から前記貯蔵器の下部の停滞域に位置する二次電解質出口を通して除去するステップと、
前記貯蔵器から除去後、前記出口導路からの電解質混合物と前記二次電解質出口からの錯化ハロゲン相を混合して、濃縮錯化ハロゲン相電解質混合物を形成するステップと、
前記濃縮錯化ハロゲン相電解質混合物を前記フロー電池積層体に供給するステップと、をさらに含み、
前記濃縮錯化ハロゲン相電解質混合物がポンプで前記フロー電池積層体に供給され、前記濃縮錯化ハロゲン相電解質混合物が、前記ポンプに供給される前に、前記貯蔵器の外側で形成される方法。
請求項１０記載の方法において、
前記電解質混合物を前記停滞域に前記二次電解質入口を通して供給するステップをさらに含む方法。
請求項８記載の方法において、
ガスの一部を前記貯蔵器の上部からガス出口を通して除去するステップをさらに含む方法。
請求項８記載の方法において、
前記液体金属ハロゲン化物電解質溶液が、ポンプからの吸引を利用して、重力に逆らって上向きに流れて前記停滞域の上に位置する出口導路の入口に流入し、次いで前記出口導路を流れ、前記停滞域に位置する出口を通って前記貯蔵器から流出し、前記錯化ハロゲン相が前記停滞域に沈降する方法。
請求項８記載の方法において、
単一流れループでポンプを使用して、充電モードにおいては、前記液体金属ハロゲン化物電解質溶液を前記貯蔵器から前記フロー電池積層体にポンプ輸送し、放電モードにおいては、前記液体金属ハロゲン化物電解質溶液および前記錯化ハロゲン相を前記貯蔵器から前記フロー電池積層体にポンプ輸送するステップと、
第２のポンプまたは弁を使用し、充電モードにおいては、前記第２のポンプまたは弁を閉じて前記フロー電池積層体への前記錯化ハロゲン相の供給を最小にし、放電モードにおいては、前記第２のポンプまたは弁を開いて前記錯化ハロゲン相を前記フロー電池積層体に供給するステップと、
をさらに含む方法。
請求項１４記載の方法において、
前記フロー電池積層体中の電解質混合物を、第２の濃度より小さい第１の濃度の錯化ハロゲン相を含む第１の部分と、第２の濃度の錯化ハロゲン相を含む第２の部分に分割するステップと、
前記電解質混合物の第１の部分と第２の部分の両方を前記貯蔵器の下部に供給するステップと、をさらに含み、
前記電解質混合物の第１の部分が第１の拡散器を通って前記貯蔵器の下部に供給され、前記電解質混合物の第２の部分が第２の拡散器を通って前記貯蔵器の下部に供給され、
前記電解質混合物の第１の部分が、前記フロー電池積層体の負の不透過性電極と正の透過性電極の間の反応域を通過し、次いで第１の積層体出口を通って前記貯蔵器の上の第１の入口に入り、
前記電解質混合物の第２の部分が、正の透過性電極を通って正の透過性電極の下の流れチャネルに入り、次いで第２の積層体出口を通って前記貯蔵器の上の第２の入口に入る方法。