JP5568144B2 - エネルギ貯蔵及び発生システム - Google Patents
エネルギ貯蔵及び発生システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP5568144B2 JP5568144B2 JP2012549436A JP2012549436A JP5568144B2 JP 5568144 B2 JP5568144 B2 JP 5568144B2 JP 2012549436 A JP2012549436 A JP 2012549436A JP 2012549436 A JP2012549436 A JP 2012549436A JP 5568144 B2 JP5568144 B2 JP 5568144B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- stacks
- regenerative fuel
- fuel cells
- catalyst
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims description 65
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 247
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 215
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 213
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 133
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 123
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 120
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 115
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 86
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 71
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 64
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 58
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 58
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 53
- -1 halogen ions Chemical class 0.000 claims description 53
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 44
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 43
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 35
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 19
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 13
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 9
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims description 6
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims description 6
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 5
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 5
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 5
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 55
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 53
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 52
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 50
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 40
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 20
- GPWHDDKQSYOYBF-UHFFFAOYSA-N ac1l2u0q Chemical compound Br[Br-]Br GPWHDDKQSYOYBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 17
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 17
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 15
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 14
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910000042 hydrogen bromide Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 11
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 11
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 11
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 10
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910002849 PtRu Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 7
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 7
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 6
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000575 Ir alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101100135888 Mus musculus Pdia5 gene Proteins 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- 229910021132 PdIr Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910019026 PtCr Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002835 Pt–Ir Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 3
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 230000036555 skin type Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- NXJWKKVQCQTASD-UHFFFAOYSA-N 1,2-difluoro-2-(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)ethenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(F)=C(F)C1=C(F)C(F)=C(F)C(F)=C1F NXJWKKVQCQTASD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IKMBXKGUMLSBOT-UHFFFAOYSA-N 2,3,4,5,6-pentafluorobenzenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=C(F)C(F)=C(F)C(F)=C1F IKMBXKGUMLSBOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BMYNFMYTOJXKLE-UHFFFAOYSA-N 3-azaniumyl-2-hydroxypropanoate Chemical compound NCC(O)C(O)=O BMYNFMYTOJXKLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NIQCNGHVCWTJSM-UHFFFAOYSA-N Dimethyl phthalate Chemical compound COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OC NIQCNGHVCWTJSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- FLKPEMZONWLCSK-UHFFFAOYSA-N diethyl phthalate Chemical compound CCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC FLKPEMZONWLCSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDIDIFAUPNRMRZ-UHFFFAOYSA-N difluoro-(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)methanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(F)(F)C1=C(F)C(F)=C(F)C(F)=C1F CDIDIFAUPNRMRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 2
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 159000000014 iron salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000036647 reaction Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M sodium bromide Chemical compound [Na+].[Br-] JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- ZORQXIQZAOLNGE-UHFFFAOYSA-N 1,1-difluorocyclohexane Chemical compound FC1(F)CCCCC1 ZORQXIQZAOLNGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LITHOBQDODOKQX-UHFFFAOYSA-N 1-(2-chloroethyl)pyrrolidin-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].ClCC[NH+]1CCCC1 LITHOBQDODOKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDRKFHYICBNWQD-UHFFFAOYSA-N 1-ethylpyrrolidin-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].CC[NH+]1CCCC1 GDRKFHYICBNWQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XXZFCJVFXKCILB-UHFFFAOYSA-N 1-methylpyrrolidine;hydrobromide Chemical compound [Br-].C[NH+]1CCCC1 XXZFCJVFXKCILB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910020314 ClBr Inorganic materials 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002848 Pt–Ru Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NWGKJDSIEKMTRX-AAZCQSIUSA-N Sorbitan monooleate Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O NWGKJDSIEKMTRX-AAZCQSIUSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- SISAYUDTHCIGLM-UHFFFAOYSA-N bromine dioxide Inorganic materials O=Br=O SISAYUDTHCIGLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001246 bromo group Chemical group Br* 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000010351 charge transfer process Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000007805 chemical reaction reactant Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910001902 chlorine oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009918 complex formation Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- FBSAITBEAPNWJG-UHFFFAOYSA-N dimethyl phthalate Natural products CC(=O)OC1=CC=CC=C1OC(C)=O FBSAITBEAPNWJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001826 dimethylphthalate Drugs 0.000 description 1
- LRCFXGAMWKDGLA-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;hydrate Chemical compound O.O=[Si]=O LRCFXGAMWKDGLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 150000004698 iron complex Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 description 1
- 238000002135 phase contrast microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M phosphinate Chemical compound [O-][PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 238000004917 polyol method Methods 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 229940035049 sorbitan monooleate Drugs 0.000 description 1
- 239000001593 sorbitan monooleate Substances 0.000 description 1
- 235000011069 sorbitan monooleate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229940124530 sulfonamide Drugs 0.000 description 1
- 150000003456 sulfonamides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N triflic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(F)(F)F ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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
- H01M8/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9075—Catalytic material supported on carriers, e.g. powder carriers
- H01M4/9083—Catalytic material supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/92—Metals of platinum group
- H01M4/921—Alloys or mixtures with metallic elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/92—Metals of platinum group
- H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
- H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- 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
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
- H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
- H01M8/1046—Mixtures of at least one polymer and at least one additive
- H01M8/1051—Non-ion-conducting additives, e.g. stabilisers, SiO2 or ZrO2
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
-
- 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
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
-
- 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
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
-
- 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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
-
- 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
- H01M8/186—Regeneration by electrochemical means by electrolytic decomposition of the electrolytic solution or the formed water product
-
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
ここで、E0は、実際には、Br2/Br−電極(1.088V対規定水素電極(NHE))の標準電位である。
V(ボルト)−直列に接続される積層体の配列の全電圧
I(アンペア)−各積層体の動作電流
L(%)−システムにおける分流損失の許容パーセンテージ
IL(アンペア)−分路による電流損失=I×L
R(オーム)−チューブイオン抵抗=V/IL
S(オーム/cm3)−溶液抵抗
D(cm)−チューブ直径
X(cm)−チューブ長さ
(腐食性蒸気排除のための反応性触媒でコーティングされた疎水性シリカビーズの生成)
水分除去のために、0.11m2/gの小さい表面積を有する30gの直径1/8インチのシリカビーズが100℃で1時間にわたって炉内に配置された。結果として生じる生成物がビーカ内に配置された。水及び60w%ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の16.5ml体積1:1溶液が、それが完全に均質化されるまで混合された。結果として生じる溶液は、初期湿潤法によって乾燥シリカを湿らせるために使用された。その後、生成物は、液体除去及びPTFE硬化のために350℃で15分間にわたって炉内に配置された。最終的なPTFE重量付加が19%であると測定された。その後、疎水性シリカビーズは、公知の比率のイソプロピルアルコール、テトラブチル水酸化アンモニウム、ペルフルオロイオン性ポリマー、及び、酸化触媒から生成される触媒インクを用いて初期湿潤された。触媒重量パーセントは、全シリカ重量の0.5%であると計算された。仕上がった生成物は、140℃で1時間にわたって炉内で硬化された。
(燃料電池積層体の出口での臭素(Br2)と余剰水素(H2)との間の反応)
反応は以下のように表わされる。
H2+Br2=2HBrΔHf=−36.29kJ/mol
この反応は、担持ビーズの表面上に埋め込まれる触媒の存在下で行なわれる。発熱反応で形成されるHBrは、液滴又は蒸気の形状で残存水素流によって反応器から除去される。
(水素リッチ臭素蒸気からの臭素の除去)
図5を参照すると、シリンダ10から供給される乾燥水素が、流量計15に通されて、周囲温度から45℃まで変化した温度を有する臭素蒸気リッチチューブ装置20内へと送り込まれた。その後、水素リッチ臭素蒸気が、公知の量の触媒が疎水性シリカビーズ上に担持されてなる他のガラスチューブ25へ送り込まれた。反応された水素は、その後、水シリンダ30内で気泡をなした。触媒を通過するガスの滞留時間は1秒であった。反応チューブ内に入る前のガス流中の臭素含有量は10,000ppmwtであった。出口流臭素含有量も検査されて4ppmwt未満であると測定された(4ppmwtは測定装置の下限である)。実験は3か月にわたって続いた。実験中、2倍を超える全臭素重量が触媒によって処理された。これは、臭素が吸着されずにむしろ触媒で反応されたという表れである。
(水素リッチ臭素蒸気からの臭素の除去)
実際の燃料電池の水素出口流での臭素含有量は、1000ppmwt未満であると測定された。水素清浄器が出口流に配置された後、臭素残留物は検出されなかった。
(臭素蒸気と水素との間の気相反応)
図6を参照すると、臭素蒸気と水素ガスとの間の気相反応が検査された。乾燥水素入口10が、臭素溶液15で満たされる真空チャンバ内へと延びる。チューブは、カーボン布20に埋め込まれる反応触媒を含むトップカバーによって覆われた。触媒サンプルが気相に踏みとどまり続けた。チャンバがバルブ25によってシールされ、また、圧力がインジケータ30によって測定された。圧力は80mmHgまで徐々に減少した。同様の検査では、同じ機器が使用されたが、このときは触媒を伴わなかった。結果は、圧力減少がないことを示した。2組の実験における圧力測定の結果は、水素ガスと臭素蒸気とが触媒の存在下で反応することを示している。圧力は、最初の検査では、水素が触媒を介して完全に反応した(消費された)ときだけ減少を停止した。
Claims (21)
- 電解質を保持するのに適する少なくとも1つの容器と、
ガスを保持するのに適する少なくとも1つの容器と、
再生型燃料電池の1つ以上の積層体であって、前記再生型燃料電池が、ハウジングと、それを陰極側と陽極側とに分配するように前記ハウジング内に配置される第1の表面及び第2の表面を有するナノポーラスプロトン伝導膜と、前記第1の表面を陰極側に接続するために前記第1の表面に配置される陰極と、前記第2の表面を陽極側に接続するために前記第2の表面に配置される陽極とを備え、前記陰極が支持体と該支持体に分散される触媒とを備え、前記陽極が支持体と該支持体に随意的に分散される触媒とを備え、前記陰極支持体に分散される触媒及び前記陽極支持体に随意的に分散される触媒が、同じでありあるいは異なっているとともに、電解質又は電解質の混合物の存在下で、前記再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる、再生型燃料電池の1つ以上の積層体と、
を備え、
少なくとも電解質循環ループを形成するために、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器が、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体と流体連通するとともに、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体が、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通し、
少なくともガス循環ループを形成するために、ガスを保持するのに適する前記少なくとも1つの容器が、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体と流体連通するとともに、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体が、ガスを保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通し、
前記ナノポーラスプロトン伝導膜は、(i)酸吸収能力を有する体積で5%〜60%の非導電性の本質的にナノサイズ粒子を備える無機粉末と、(ii)酸、酸素、及び、前記燃料に化学的に適合する体積で5%〜50%の高分子結合剤と、(iii)体積で10〜90%の酸または酸性水溶液とを備え、
再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体は、更に、(i)再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体中への電解質の供給のために、電解質供給入口開口と、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体から外部へと前記電解質供給入口開口から延びて、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通する電解質供給ラインとを備えるとともに、(ii)再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体からの電解質の除去のために、電解質排出出口開口と、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体から外部へと前記電解質排出出口開口から延びて、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通する電解質排出ラインとを備え、
前記電解質供給入口開口に隣接する前記電解質供給ラインの少なくとも一部がコイル状構造を有し、また、前記電解質排出出口開口に隣接する前記電解質排出ラインの少なくとも一部がコイル状構造を有する、
エネルギ貯蔵及び発生システム。 - 前記電解質循環ループは、1つ以上のバルブ、1つ以上のポンプ、及び、随意的に均圧ラインを備える請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- 前記ガス循環ループは、1つ以上のバルブ、1つ以上のポンプ、ガス清浄器、液体吸収体、ガス循環エジェクタ、及び、随意的にガスコンプレッサを備える請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- コイル状構造を有する前記電解質供給入口開口に隣接する前記電解質供給ラインの少なくとも一部の直径及び長さ、及び、コイル状構造を有する前記電解質排出出口開口に隣接する前記電解質排出ラインの少なくとも一部の直径及び長さは、同じとなることができ、あるいは、異なることができる請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- 前記電解質は、酸、酸と鉄塩とその共役酸との混合物、又は、鉄塩とその共役酸との混合物を備える請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- 前記ガスが水素を含む請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- 再生型燃料電池の前記積層体は、所望レベルの電力を生成するべく増加されあるいは減少される請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- 再生型燃料電池の前記積層体が機械的に直列に接続される請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- 再生型燃料電池の前記積層体が電気的に直列に接続される請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- 電気的に直列に接続される再生型燃料電池の前記積層体は、その出力に電気的に接続されない入力を有する電子器具によって接続される請求項9に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- 前記電子器具がDC/DC変換器又はDC/AC変換器である請求項10に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- ガスから腐食要素を減少させるあるいは排除するのに十分な触媒を含むガス清浄器を更に備える請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- 前記電解質及び前記ガスは、1つ以上の燃料電池積層体中で異なる圧力に維持される請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- 前記ナノポーラスプロトン伝導膜は、(i)酸吸収能力を有する体積で5%〜60%の非導電性の本質的にサイズで5nm〜150nmのナノサイズ粒子を備える無機粉末と、(ii)酸、酸素、及び、前記燃料に化学的に適合する体積で5%〜50%の高分子結合剤と、(iii)体積で10〜90%の酸または酸性水溶液とを備える、請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- 支持体と該支持体に分散される触媒とを備える陰極において、前記触媒が少なくとも1つの貴金属を備える請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- 支持体と随意的に該支持体に分散される触媒とを備える陽極において、前記触媒は、カーボン粉末を備え、あるいは、カーボン粉末を伴う少なくとも1つの貴金属を備える請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- 前記陰極に分散される触媒及び前記陽極に随意的に分散される触媒は、同じでありあるいは異なっており、及びハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池の充電反応及び放電反応を触媒することができる、請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- フローバッテリ又は水素燃料電池を備える請求項1に記載のエネルギ貯蔵及び発生システム。
- 電解質を保持するのに適する少なくとも1つの容器と、
ガスを保持するのに適する少なくとも1つの容器と、
再生型燃料電池の1つ以上の積層体であって、溶液区画又は電解質区画と、ガス区画と、前記溶液区画又は前記電解質区画と前記ガス区画との間に配置される膜電極アセンブリ(MEA)とを備え、前記膜電極アセンブリ(MEA)が、陰極と、陽極と、前記陰極と前記陽極との間に配置されるナノポーラスプロトン伝導膜とを備え、前記陰極が前記ガス区画に面し、前記陽極が前記溶液区画又は前記電解質区画に面し、前記陰極が支持体と該支持体に分散される触媒とを備え、前記陽極が支持体と該支持体に随意的に分散される触媒とを備え、前記陰極支持体に分散される触媒及び前記陽極支持体に随意的に分散される触媒が、同じでありあるいは異なっているとともに、電解質又は電解質の混合物の存在下で、前記再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる、再生型燃料電池の1つ以上の積層体と、
を備え、
少なくとも電解質循環ループを形成するために、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器が、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体と流体連通するとともに、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体が、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通し、
少なくともガス循環ループを形成するために、ガスを保持するのに適する前記少なくとも1つの容器が、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体と流体連通するとともに、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体が、ガスを保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通し、
前記ナノポーラスプロトン伝導膜は、(i)酸吸収能力を有する体積で5%〜60%の非導電性の本質的にナノサイズ粒子を備える無機粉末と、(ii)酸、酸素、及び、前記燃料に化学的に適合する体積で5%〜50%の高分子結合剤と、(iii)体積で10〜90%の酸または酸性水溶液とを備え、
再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体は、更に、(i)再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体中への電解質の供給のために、電解質供給入口開口と、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体から外部へと前記電解質供給入口開口から延びて、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通する電解質供給ラインとを備えるとともに、(ii)再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体からの電解質の除去のために、電解質排出出口開口と、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体から外部へと前記電解質排出出口開口から延びて、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通する電解質排出ラインとを備え、
前記電解質供給入口開口に隣接する前記電解質供給ラインの少なくとも一部がコイル状構造を有し、また、前記電解質排出出口開口に隣接する前記電解質排出ラインの少なくとも一部がコイル状構造を有する、
エネルギ貯蔵及び発生システム。 - 電解質を保持するのに適する少なくとも1つの容器と、
ガスを保持するのに適する少なくとも1つの容器と、
陰極と、陽極と、前記陰極と前記陽極との間に配置されるナノポーラスプロトン伝導膜とを備え、前記陰極が支持体と該支持体に分散される触媒とを備え、前記陽極が支持体と該支持体に随意的に分散される触媒とを備え、前記陰極支持体に分散される触媒及び前記陽極支持体に随意的に分散される触媒が、同じでありあるいは異なっているとともに、電解質又は電解質の混合物の存在下で、電流を発生させるために燃料と酸化剤との間の反応を触媒することができる、再生型燃料電池の1つ以上の積層体と、
を備え、
少なくとも電解質循環ループを形成するために、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器が、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体と流体連通するとともに、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体が、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通し、
少なくともガス循環ループを形成するために、ガスを保持するのに適する前記少なくとも1つの容器が、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体と流体連通するとともに、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体が、ガスを保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通し、
前記ナノポーラスプロトン伝導膜は、(i)酸吸収能力を有する体積で5%〜60%の非導電性の本質的にナノサイズ粒子を備える無機粉末と、(ii)酸、酸素、及び、前記燃料に化学的に適合する体積で5%〜50%の高分子結合剤と、(iii)体積で10〜90%の酸または酸性水溶液とを備え、
再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体は、更に、(i)再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体中への電解質の供給のために、電解質供給入口開口と、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体から外部へと前記電解質供給入口開口から延びて、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通する電解質供給ラインとを備えるとともに、(ii)再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体からの電解質の除去のために、電解質排出出口開口と、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体から外部へと前記電解質排出出口開口から延びて、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通する電解質排出ラインとを備え、
前記電解質供給入口開口に隣接する前記電解質供給ラインの少なくとも一部がコイル状構造を有し、また、前記電解質排出出口開口に隣接する前記電解質排出ラインの少なくとも一部がコイル状構造を有する、
エネルギ貯蔵及び発生システム。 - エネルギを貯蔵して発生させる方法において、
(i)電解質を保持するのに適する少なくとも1つの容器と、
ガスを保持するのに適する少なくとも1つの容器と、
再生型燃料電池の1つ以上の積層体であって、前記再生型燃料電池が、ハウジングと、それを陰極側と陽極側とに分配するように前記ハウジング内に配置される第1の表面及び第2の表面を有するナノポーラスプロトン伝導膜と、前記第1の表面を陰極側に接続するために前記第1の表面に配置される陰極と、前記第2の表面を陽極側に接続するために前記第2の表面に配置される陽極とを備え、前記陰極が支持体と該支持体に分散される触媒とを備え、前記陽極が支持体と該支持体に随意的に分散される触媒とを備え、前記陰極支持体に分散される触媒及び前記陽極支持体に随意的に分散される触媒が、同じでありあるいは異なっているとともに、電解質又は電解質の混合物の存在下で、前記再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる、再生型燃料電池の1つ以上の積層体と、
を備え、
少なくとも電解質循環ループを形成するために、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器が、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体と流体連通するとともに、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体が、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通し、
少なくともガス循環ループを形成するために、ガスを保持するのに適する前記少なくとも1つの容器が、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体と流体連通するとともに、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体が、ガスを保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通する、
エネルギ貯蔵及び発生システムを用意するステップと、
前記ナノポーラスプロトン伝導膜は、(i)酸吸収能力を有する体積で5%〜60%の非導電性の本質的にナノサイズ粒子を備える無機粉末と、(ii)酸、酸素、及び、前記燃料に化学的に適合する体積で5%〜50%の高分子結合剤と、(iii)体積で10〜90%の酸または酸性水溶液とを備え、
再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体は、更に、(i)再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体中への電解質の供給のために、電解質供給入口開口と、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体から外部へと前記電解質供給入口開口から延びて、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通する電解質供給ラインとを備えるとともに、(ii)再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体からの電解質の除去のために、電解質排出出口開口と、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体から外部へと前記電解質排出出口開口から延びて、電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器と流体連通する電解質排出ラインとを備え、
前記電解質供給入口開口に隣接する前記電解質供給ラインの少なくとも一部がコイル状構造を有し、また、前記電解質排出出口開口に隣接する前記電解質排出ラインの少なくとも一部がコイル状構造を有し、
(ii)電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器から再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体へと電解質を流して、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体で電解質を酸化して水素を生成するとともに、ガスを保持するのに適する前記少なくとも1つの容器へと水素を流すことによりエネルギを貯蔵するステップと、
(iii)電解質を保持するのに適する前記少なくとも1つの容器から再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体へと電解質を流して、ガスを保持するのに適する前記少なくとも1つの容器から再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体へと水素を流すとともに、再生型燃料電池の前記1つ以上の積層体で電解質を還元して水素を酸化することによりエネルギを発生させるステップと、
を含む方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US29785310P | 2010-01-25 | 2010-01-25 | |
US61/297,853 | 2010-01-25 | ||
PCT/IB2011/000099 WO2011089518A2 (en) | 2010-01-25 | 2011-01-24 | Energy storage and generation systems |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014125289A Division JP6019063B2 (ja) | 2010-01-25 | 2014-06-18 | 燃料電池積層体内で電解質の圧力とガスの圧力とを異なるように維持する方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013518363A JP2013518363A (ja) | 2013-05-20 |
JP5568144B2 true JP5568144B2 (ja) | 2014-08-06 |
Family
ID=92376750
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012549436A Expired - Fee Related JP5568144B2 (ja) | 2010-01-25 | 2011-01-24 | エネルギ貯蔵及び発生システム |
JP2014125289A Expired - Fee Related JP6019063B2 (ja) | 2010-01-25 | 2014-06-18 | 燃料電池積層体内で電解質の圧力とガスの圧力とを異なるように維持する方法 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014125289A Expired - Fee Related JP6019063B2 (ja) | 2010-01-25 | 2014-06-18 | 燃料電池積層体内で電解質の圧力とガスの圧力とを異なるように維持する方法 |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9627693B2 (ja) |
EP (1) | EP2529437A2 (ja) |
JP (2) | JP5568144B2 (ja) |
KR (1) | KR101554246B1 (ja) |
CN (2) | CN104319410B (ja) |
AU (1) | AU2011208460B2 (ja) |
BR (1) | BR112012018441A2 (ja) |
CA (1) | CA2787477C (ja) |
MX (1) | MX2012008654A (ja) |
WO (1) | WO2011089518A2 (ja) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9123962B2 (en) * | 2011-02-07 | 2015-09-01 | United Technologies Corporation | Flow battery having electrodes with a plurality of different pore sizes and or different layers |
US8916281B2 (en) | 2011-03-29 | 2014-12-23 | Enervault Corporation | Rebalancing electrolytes in redox flow battery systems |
CN102354764B (zh) * | 2011-08-24 | 2013-11-20 | 中国东方电气集团有限公司 | 供能系统及其控制方法 |
WO2013090267A1 (en) * | 2011-12-13 | 2013-06-20 | Sun Catalytix Corporation | Methods and techniques for enhanced current efficiencies in reversible hydrogen bromide fuel cells |
GB201200250D0 (en) | 2012-01-09 | 2012-02-22 | Imp Innovations Ltd | Regenerative fuel cells |
WO2014014503A1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-01-23 | Sun Catalytix Corporation | Increased durability in hydrogen bromide cell stacks by inhibiting corrosion of hydrogen electrodes |
US8993183B2 (en) | 2012-12-31 | 2015-03-31 | Enervault Corporation | Operating a redox flow battery with a negative electrolyte imbalance |
CN105580181B (zh) * | 2013-02-21 | 2018-11-13 | 罗伯特·博世有限公司 | 包括具有衬底合金的阳电极的氧化还原液流电池系统 |
US8980454B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-03-17 | Enervault Corporation | Systems and methods for rebalancing redox flow battery electrolytes |
EP3084872B1 (en) | 2013-12-19 | 2019-02-20 | Robert Bosch GmbH | Hydrogen/bromine flow battery in which hydrogen is freely exchanged between two cell compartments |
WO2015100216A1 (en) * | 2013-12-23 | 2015-07-02 | Robert Bosch Gmbh | System and method for returning material from the br2 side of an h2/br2 flow battery back after crossover |
EP2963723A1 (en) | 2014-07-04 | 2016-01-06 | Elestor BV | A hydrogen-redox flow battery assembly |
EP3295505A4 (en) | 2015-05-12 | 2020-11-25 | Northeastern University | NITROGEN FUNCTIONALIZED PLATINUM IRIDIUM ELECTRO CATALYST |
GB201522003D0 (en) | 2015-12-14 | 2016-01-27 | Imp Innovations Ltd | Regenerative fuel cells |
FR3057709B1 (fr) * | 2016-10-19 | 2018-11-23 | IFP Energies Nouvelles | Batterie a flux redox comportant un systeme de reduction des courants de derivation |
US10749201B2 (en) * | 2017-01-11 | 2020-08-18 | Xergy Inc. | Regenerative fuel cell |
EP3699991B1 (en) * | 2019-02-25 | 2021-04-14 | ETH Zurich | Systems and reactors for storage of electrical energy |
NL2030263B1 (en) | 2021-12-23 | 2023-06-29 | Elestor B V | A Hydrogen-X flow battery system coupled to a hydrogen pipeline network. |
EP4401265A1 (de) * | 2023-01-12 | 2024-07-17 | Primetals Technologies Germany GmbH | Optimierter betrieb einer elektrolyseanlage und eines elektrischen energiespeichers |
Family Cites Families (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL264777A (ja) | 1960-05-17 | |||
US4128701A (en) * | 1977-12-23 | 1978-12-05 | United Technologies Corp. | Hydrogen/chlorine regenerative fuel cell |
US4218519A (en) | 1978-09-01 | 1980-08-19 | Texas Instruments Incorporated | Configuration for a gas redox fuel cell employing an ion exchange membrane |
US4312927A (en) | 1980-06-27 | 1982-01-26 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Energy conversion and storage process |
JPS59111272A (ja) | 1982-12-15 | 1984-06-27 | Toshiba Corp | 燃料電池制御装置 |
JPS59191270A (ja) * | 1983-04-14 | 1984-10-30 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | マトリツクス形燃料電池の電解液補給構造 |
JPS59196579A (ja) | 1983-04-21 | 1984-11-07 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | マトリツクス形燃料電池 |
JPS60124367A (ja) | 1983-12-08 | 1985-07-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 燃料電池の電解液循環系 |
JPS6145569A (ja) | 1984-08-09 | 1986-03-05 | Nissan Motor Co Ltd | 自動車用電源装置 |
DE3522714A1 (de) * | 1985-06-25 | 1987-01-08 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur chemischen reaktivierung einer redoxzelle |
JPS625570A (ja) | 1985-07-01 | 1987-01-12 | Hitachi Ltd | 燃料電池の電解質補充装置 |
JPS62119868A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池 |
JPS63313472A (ja) | 1987-06-16 | 1988-12-21 | Fuji Electric Co Ltd | 自由電解液形燃料電池 |
JPH01292751A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-27 | Fuji Electric Co Ltd | マトリックス型燃料電池の電解液補給装置 |
JPH01307172A (ja) * | 1988-06-02 | 1989-12-12 | Fuji Electric Co Ltd | マトリックス型燃料電池の電解液補給装置 |
JPH084010B2 (ja) | 1989-03-23 | 1996-01-17 | 関西電力株式会社 | 電解液循環型二次電池 |
JPH0446535A (ja) | 1990-06-14 | 1992-02-17 | Takaoka Electric Mfg Co Ltd | 無停電電源装置 |
JPH04124755A (ja) | 1990-09-17 | 1992-04-24 | Oki Electric Ind Co Ltd | 端末制御システム |
JP2557947Y2 (ja) * | 1991-04-26 | 1997-12-17 | 住友電気工業株式会社 | 電解液循環型電池 |
US5635039A (en) | 1993-07-13 | 1997-06-03 | Lynntech, Inc. | Membrane with internal passages to permit fluid flow and an electrochemical cell containing the same |
US5599638A (en) | 1993-10-12 | 1997-02-04 | California Institute Of Technology | Aqueous liquid feed organic fuel cell using solid polymer electrolyte membrane |
US6093306A (en) * | 1997-04-07 | 2000-07-25 | Solar Reactor Technologies Inc. | Comprehensive system for utility load leveling, hydrogen production, stack gas cleanup, greenhouse gas abatement, and methanol synthesis |
JPH1116591A (ja) | 1997-06-26 | 1999-01-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体高分子型燃料電池、固体高分子型燃料電池システム及び電気機器 |
US6811911B1 (en) | 1998-02-24 | 2004-11-02 | Tel Aviv University Future Technology Development L.P. | Ion conductive matrixes and their use |
GB9821156D0 (en) | 1998-09-29 | 1998-11-25 | Nat Power Plc | Manufacturable electrochemical cell |
US6447943B1 (en) | 2000-01-18 | 2002-09-10 | Ramot University Authority For Applied Research & Industrial Development Ltd. | Fuel cell with proton conducting membrane with a pore size less than 30 nm |
CN1255894C (zh) | 2000-01-18 | 2006-05-10 | 特拉维夫大学未来技术发展有限合伙公司 | 燃料 |
JP3659582B2 (ja) | 2001-11-20 | 2005-06-15 | 本田技研工業株式会社 | 燃料循環式燃料電池システム |
US8101243B2 (en) * | 2002-04-03 | 2012-01-24 | Colorado School Of Mines | Method of making sulfur-resistant composite metal membranes |
US20040126632A1 (en) * | 2002-12-27 | 2004-07-01 | Pearson Martin T. | Regenerative fuel cell electric power plant and operating method |
US20050026008A1 (en) * | 2003-06-05 | 2005-02-03 | Solar Reactor Technologies Inc. | Method for processing stack gas emissions |
EP2130244B1 (en) * | 2007-03-28 | 2014-12-03 | RedFlow R&D Pty Ltd | Cell stack for a flowing electrolyte battery |
WO2009012338A1 (en) * | 2007-07-16 | 2009-01-22 | Srt Group, Inc. | Waste treatment and energy production utilizing halogenation processes |
-
2011
- 2011-01-24 US US13/574,877 patent/US9627693B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-01-24 CA CA2787477A patent/CA2787477C/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-01-24 CN CN201410405855.2A patent/CN104319410B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2011-01-24 WO PCT/IB2011/000099 patent/WO2011089518A2/en active Application Filing
- 2011-01-24 KR KR1020127022172A patent/KR101554246B1/ko active IP Right Grant
- 2011-01-24 EP EP11714386A patent/EP2529437A2/en not_active Withdrawn
- 2011-01-24 CN CN201180007112.4A patent/CN102725894B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2011-01-24 AU AU2011208460A patent/AU2011208460B2/en not_active Ceased
- 2011-01-24 BR BR112012018441A patent/BR112012018441A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2011-01-24 JP JP2012549436A patent/JP5568144B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2011-01-24 MX MX2012008654A patent/MX2012008654A/es active IP Right Grant
-
2014
- 2014-06-18 JP JP2014125289A patent/JP6019063B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102725894A (zh) | 2012-10-10 |
AU2011208460B2 (en) | 2014-03-06 |
US20120299384A1 (en) | 2012-11-29 |
JP6019063B2 (ja) | 2016-11-02 |
CA2787477A1 (en) | 2011-07-28 |
JP2013518363A (ja) | 2013-05-20 |
EP2529437A2 (en) | 2012-12-05 |
WO2011089518A3 (en) | 2011-12-01 |
WO2011089518A2 (en) | 2011-07-28 |
KR20120125636A (ko) | 2012-11-16 |
CA2787477C (en) | 2017-05-23 |
WO2011089518A8 (en) | 2012-09-07 |
AU2011208460A1 (en) | 2012-08-09 |
CN102725894B (zh) | 2015-08-19 |
CN104319410A (zh) | 2015-01-28 |
US9627693B2 (en) | 2017-04-18 |
KR101554246B1 (ko) | 2015-09-21 |
BR112012018441A2 (pt) | 2019-09-24 |
MX2012008654A (es) | 2013-01-29 |
JP2014209489A (ja) | 2014-11-06 |
CN104319410B (zh) | 2017-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6019063B2 (ja) | 燃料電池積層体内で電解質の圧力とガスの圧力とを異なるように維持する方法 | |
KR101763698B1 (ko) | 재생 연료 전지 더미 | |
JP6061680B2 (ja) | 電気化学システム及び電気化学システムを動作させる方法 | |
JP5535339B2 (ja) | 燃料電池、再生型燃料電池及び膜電極アセンブリ(mea) | |
EP1537617A2 (en) | Fuel cell electrode |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130311 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131023 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131105 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140129 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140225 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140428 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140527 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140620 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5568144 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |