JP6549566B2 - 動作用のフロー電池、電気化学スタック、電気化学システム及び動作用のフロー電池の使用方法 - Google Patents

動作用のフロー電池、電気化学スタック、電気化学システム及び動作用のフロー電池の使用方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6549566B2
JP6549566B2 JP2016523915A JP2016523915A JP6549566B2 JP 6549566 B2 JP6549566 B2 JP 6549566B2 JP 2016523915 A JP2016523915 A JP 2016523915A JP 2016523915 A JP2016523915 A JP 2016523915A JP 6549566 B2 JP6549566 B2 JP 6549566B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell
electrochemical
electrode
stream
difference
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.)
Active
Application number
JP2016523915A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016535395A (ja
Inventor
ゴルツ,ジョン
ダフィー,キーン
キング,エヴァン,アール.
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lockheed Martin Energy LLC
Original Assignee
Lockheed Martin Energy LLC
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lockheed Martin Energy LLC filed Critical Lockheed Martin Energy LLC
Publication of JP2016535395A publication Critical patent/JP2016535395A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6549566B2 publication Critical patent/JP6549566B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/96Carbon-based electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes 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
    • H01M8/04537Electric variables
    • H01M8/04544Voltage
    • H01M8/04552Voltage of the individual fuel cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/20Indirect fuel cells, e.g. fuel cells with redox couple being irreversible
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

本発明は、レドックス・フロー電池(redox flow battery)及びこれを動作させるための使用方法等に関する。
(関連出願の相互参照)
本出願は、2013年10月16日に出願された米国特許出願第61/891483号の優先権の利益を請求するものであり、その内容は全ての目的のために参照により全体として取り入れられる。
電気化学セル若しくはスタックに入る電解質の相対的な充電状態(SOC:state−of−charge)、又は、電気化学セル若しくはスタックから出る電解質の相対的な充電状態をリアルタイムでモニタし測定することが決定的な重要性を有するにも拘わらず、エネルギ貯蔵及びその利用における従来技術は、液体システムにおいて、上記の測定を実行するための確固たる方法又は装置について教示していない。このような測定を実行しようというこれまでの試みは、何れも、汚染、浮遊、又はその他の要因により時間の経過に伴って信頼できないものになりやすいように思われる。さらに、これまでの試みは、個々の電気化学半電池(即ち、正極又は負極)の充電状態(SOC)ではなく、電池(即ち、正極と負極の両方)の充電状態(SOC)を測定し、及び/又は、示唆している。
本発明は、従来技術の不足している点のうちの少なくとも1つに対処することに向けられる。
本発明の特定の諸実施形態は、個々の動作用のフロー電池(以下「フローセル(flow cell)」若しくは「セル」ということがある)又はフローセルを複数個まとめてひとまとまりとしたスタック(stack of cells)を対象とし、それぞれの上記セル又は上記スタックは、(a)上記フローセルの動作中に電解質が通過して流れる入口と出口とを含み、上記電解質の入口ストリーム及び出口ストリームをそれぞれ規定し、上記入口ストリーム及び出口ストリームのそれぞれが局所的な充電状態によって特徴付けられる少なくとも1つの半電池と、(b)それぞれ上記入口ストリーム及び出口ストリームと接触し、上記入口ストリーム及び出口ストリームのそれぞれと電気化学的に送受するように配置され、2つの電極間の電位差の検出を可能にするように構成され、上記電位差が上記入口ストリーム及び出口ストリーム内における上記電解質の充電状態の差を反映する第1の電極及び第2の電極とを含み、上記第1の電極及び第2の電極が2つの電極間の上記電位差を測定する。
その他の諸実施形態は、モニタされた電位差(電気化学ポテンシャルの差)での充電状態又はストイキ(stoich)(当技術分野で知られ、下記に定義されている用語)を示す制御条件の定義済みのセットと相関させることをさらに含む。その他の諸実施形態は、セルの動作を改変するように動作させる電気化学フローセルに関連する少なくとも1つのパラメータを調節することをさらに含む。
その他の諸実施形態は、上記フローセル又は上記スタックの使用方法を対象とし、それぞれの使用方法は、少なくとも1つの半電池がセルの動作中に電解質が通過して流れる入口と出口とを含み、それにより上記半電池について上記電解質の上記入口ストリーム及び出口ストリームをそれぞれ規定し、上記入口ストリーム及び出口ストリームのそれぞれが半電池の電解質の異なる局所的な充電状態を有することを含み、上記方法が少なくとも1つの上記半電池の上記入口ストリーム及び出口ストリーム間の電気化学ポテンシャルの差を測定することを含む。
本出願は、添付図面と併せて読むとさらに理解される。主題を例証するために、図面には主題の例示的な諸実施形態が示されているが、現在開示されている主題は、開示されている特定の方法、装置、及びシステムに限定されない。加えて、図面は必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。図面は以下の通りである。
フロー電池(フローセル)の充電中に、一例として、50%の充電状態(SOC)で電解質が入り、20℃の時に65%の充電状態(SOC)で電解質が出るという仮定の半電池を示す図である。ネルンストの電気化学挙動によって定義されるように、電圧を検知する電極間で−16mVの電圧が予想される。 充電状態、ストイキ、又は活性物質濃度に関する情報をもたらすために酸化還元電位プローブ(ORP:oxidation reduction potential probe)又は流量計或いはその両方が、E1とE2の間で検知された電圧とどのように結合できるかを示す1つの可能な構成図を示している。 複数のセル又は複数のスタックをどのように流体的に並列(図示)又は直列(図示せず)に接続できるかを示す1つの構成図である。この場合、複数のセル又は複数のスタック内の半電池間で本発明の複数の事例を利用することができる。但し、場合によっては複数の酸化還元電位プローブ(ORP)、流量計、又はその他の装置の必要性が取り除かれる。 本発明の例示的な一実施形態を示している。図4Aでは、活性物質が充電され放電されるセル又はスタック中で、正(右サイクル)及び負(左サイクル)の電解質が循環され、所定の動作中に一方の側を酸化し、もう一方の側を還元する。 本発明の例示的な一実施形態を示している。図4Bでは、2つの電圧を検知する電極2及び電極3は、セル又はスタック1の少なくとも1つの電気化学半電池の入口(5)ストリーム及び出口(6)ストリームと電気化学的に接触して配置され、電極2と電極3の間の電位差は装置4によって測定される。 本発明の他の例示的な実施形態を示す図である。2つの電圧を検知する電極2及び電極3が、セル又はスタック1の少なくとも1つの電気化学半電池の入口(5)ストリーム及び出口(6)ストリームと電気化学的に接触して配置され、電極2と電極3との間の電位差が装置4によって測定される。この構成では、図4Bのようにセル又はスタック1内の半電池の電解質の集合体(manifold)がイオン経路を提供するのではなく、セパレータ7を含む2次「電圧検知セル」が電圧を検知する電極2と電極3の間のイオン経路を提供する。 Fe(CN) 4−/3−の正の半電池を有するシステムを使用して生成されたデータを示し、この正の電解質(posolyte)を有するフロー電池の入口と出口との間の電圧差を示す図である。この場合、正の電解質は充電(グラフの左1/3)の終わりの制限試薬であると考えることができ、ストイキが一定の電流及び流量で充電の終わりに向かって低下するにつれて、電圧差は比較的大きくなる。正の電解質は、放電(グラフの中央1/3)時に制限的ではなく、セル電圧が急激に減少しても(破線の曲線)入口/出口電圧は適度に増加するだけである。
本発明は、例えば、レドックス・フローセル(フロー電池を含む)並びにその中の電解質の組成をモニタするための方法及び装置に関する。特に、本発明は、フローセル、フロー電池、又はそのスタックの電解質のストリームの充電状態をモニタするための方法及び構成に関する。
本発明は、その全てが本明細書の一部を形成する添付図面及び実施例に関して記載されている以下の説明を参照することで、より容易に理解することができる。本発明は、本明細書に記載及び/又は示されている特定の製品、方法、条件、又はパラメータに限定されず、本明細書で使用されている用語は、例としてのみ特定の諸実施形態を記述するためのものであり、任意の請求された発明の制限のためのものではないことは理解すべきである。
同様に、特に他の指定がない限り、可能なメカニズム或いは作用機構又は改良の理由に関するいかなる記述も例証となるものに過ぎず、本発明は、本明細書において任意のこのように提案されたメカニズム或いは作用機構又は改良の理由の正しさ又は誤りによって制約されないものである。
本明細書全体を通して、説明は、装置及び該装置を使用する方法に言及するものであることが認識される。即ち、本明細書がシステム又は装置或いはシステム又は装置を作成又は使用する方法に関連する特徴又は実施形態について記述及び/又は請求する場合、このような記述及び/又は請求はこれらの特徴又は実施形態をこのような文脈のそれぞれにおける諸実施形態(即ち、システム、装置、及び使用方法)に拡張するためのものであることが認識されている。
本明細書では、単数形の「a」、「an」、及び「the」は複数の参照を含み、文脈が明らかに他のものを示さない限り、特定の数値に対する言及は少なくともその特定の値を含むものである。したがって、例えば、「1つの材料(a material)」に対する言及は、当業者に知られているこのような材料及びその同等物等のうちの少なくとも1つに対する言及である。
ある値が「約(about)」という記述子の使用によって近似値として表されている場合、その特定の値が他の実施形態を形成することは理解されるであろう。
一般に、「約」という用語の使用は、開示されている主題によって入手しようとしている所望の特性次第で変化する可能性のある近似値を示し、その機能に基づいて、それが使用されている特定の文脈で解釈すべきものである。当業者であれば、これを日常業務の問題として解釈できるであろう。場合によっては、特定の値に関して使用される有効数字の数は、「約」という単語の範囲を決定する非限定的な方法の1つである可能性がある。その他の場合では、一連の値で使用される目盛りは、それぞれの値について「約」という用語に使用可能な意図された範囲を決定するために使用することができる。存在する場合、全ての範囲は包含的であり、結合可能である。即ち、範囲で指定されている値に対する言及は、その範囲内の全ての値を含むものである。
明瞭にするために個別の実施形態の文脈で本明細書に記載されている本発明の特定の特徴は、単一の実施形態に組み合わせて提供できることも認識すべきことである。即ち、明らかに相容れないか又は明確に除外されるものではない限り、それぞれの個々の実施形態は、任意のその他の実施形態と組み合わせ可能であるとみなされ、このような組み合わせは他の実施形態であるとみなされる。
逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈で記載されている本発明の様々な特徴は、個別に又は任意の下位の組み合わせで提供することもできる。最後に、一実施形態は一連のステップの一部又はより一般的な構造の一部として記述することができるが、上記ステップのそれぞれは、他のものと組み合わせ可能であり、本質的に独立した一実施形態とみなすこともできる。
リストが提示されている場合、他の指定がない限り、そのリストのそれぞれについて個々の要素並びにそのリストの全ての組み合わせは、個別の実施形態であることは理解すべきことである。例えば、「A、B、又はC」として提示された実施形態のリストは、「A」、「B」、「C」、「A又はB」、「A又はC」、「B又はC」、或いは「A、B、又はC」という実施形態を含むものとして解釈すべきである。
本明細書全体を通して、単語は、当業者によって理解されるように、それらの通常の意味が与えられるべきである。しかし、誤解を避けるために、特定の用語の意味については明確に定義し、又は明らかにする。
本明細書で使用されているように、「負の電解質(negolyte)」及び「正の電解質(posolyte)」という用語は、一般に負極及び正極に関連する電解質を指す。
「充電状態」(SOC:state of charge)という用語は、電気化学、エネルギ貯蔵、及び電池の分野の当業者によって十分理解されるものである。充電状態(SOC)は、電極における酸化種に対する還元種の濃度比から決定される(Xred/Xox)。例えば、個々の半電池の場合、Xred/Xox=1になるようにXred=Xoxである場合、半電池は50%の充電状態(SOC)であり、半電池電位は標準的なネルンストの値Eに等しい。
電極表面における濃度比がXred/Xox=0.25又はXred/Xox=0.75に対応する場合、半電池はそれぞれ25%又は75%の充電状態(SOC)である。
全ての電池(full cell)の充電状態(SOC)は、個々の半電池の充電状態(SOC)次第であり、特定の諸実施形態では、充電状態(SOC)は正極と負極の両方について同じになる。
このような場合、その開路電位における電池のセル電位の測定並びに式2及び3を使用して、各電極におけるXred/Xoxという比を決定することができ、したがって、この電池システムの充電状態(SOC)を決定することができる。
また、「ストイキ(stoich)」という用語は、燃料電池の分野で周知であり、所定の電流密度で消費された反応体フラックス(reactant flux)に対する電極に供給された反応体フラックスの比として定義される。本明細書ではこのように使用されている。ストイキは、入口におけるバルクの電解質中の反応体の濃度、流量、及び電極における電流から計算することができる。
本発明により、電気化学半電池の入口及び出口において、即ち、セル又はスタックが、入口及び出口を通って流れる電解質を充電又は放電する前後に、上記半電池における溶液電位の差の測定が可能になる。電気化学の分野で知られているように、ネルンストのシステムの場合、電位は以下の式によって定義される。
ここで、Eは所定の基準に対する半電池の電圧であり、Eはしばしば半波電位として概算された見掛けの電位であり、Rは気体定数であり、Tはケルビン絶対温度であり、nは電子の数であり、Fはファラデー定数であり、Qは反応指数(reaction quotient)である。Qは電解質の充電状態の表現であり、濃度の比、例えば、[Red]/[Ox]、或いはモル分率の当量比に等しい。
以下にさらに述べるように、特定の諸実施形態では、炭素棒等の不活性電極が半電池の入口ストリーム及び出口ストリームに挿入される。それぞれは、フローセル自体(即ち、両方の半電池)又は基準電極の開路電圧(OCV:Open Circuit Voltage)とは対照的に半電池の局所的な充電状態及び上記のネルンスト式により、それが流体で接触している溶液の電位にいわゆる「ピン止め」された状態になる。本明細書で使用されているように、所定の充電状態で電解質の電位に対する電極の「ピン止め」に関連する用語は、電極が動的平衡において酸化反応と還元反応の両方を容易にしたことの結果として理解することができる。電位は、一般に、関心のあるシステムについて経験的に決定することもできるが、電極における酸化種及び還元種の相対濃度を使用してネルンスト式によって定義されるものと解釈される。
半電池の入口及び出口の充電状態(SOC)が(例えば、充電中又は放電中に)異なる場合、2つの電極間で電圧を検知することができる。その場合、この差は、量的情報(ストイキ、利用率等、例えば、図1を参照)について所定の半電池の電解質に関してネルンスト式にマッピングするか、或いはより定性的又は経験的な方法で使用することができる。
特定の諸実施形態では、本発明は、フローセルの使用方法を対象とし、各々の使用方法は、少なくとも1つの半電池がセルの動作中に電解質が通過して流れる入口と出口とを含み、それによりその半電池について電解質の入口ストリーム及び出口ストリームをそれぞれ規定し、入口ストリーム及び出口ストリームのそれぞれが半電池の電解質の異なる局所的な充電状態を有することを含み、上記方法が少なくとも1つの半電池の入口ストリーム及び出口ストリーム間の電気化学ポテンシャルの差を測定することを含む。諸実施形態のうちで特定のものは、入口ストリーム及び出口ストリームにおける局所的な電気化学ポテンシャルの差は較正曲線と比較される。
特定の諸実施形態は個々のフローセルを動作させる使用方法に関して本明細書に記載されているが、これらの諸実施形態は、複数のフローセル或いは必要に応じて1つのスタック又は複数のスタックに構成された複数のフローセルを動作させることを含むことは明白である。
本明細書で使用されているように、「スタック」又は「セルスタック」或いは「電気化学セルスタック」という用語は、電気的に接続された個々の電気化学セルの集合を指す。セルは、直列又は並列に電気的に接続することができる。セルは流体で接続される場合もあれば、そうではない場合もある。
したがって、本発明の原理の理解を助けるために、以下の説明が提供されている。しかし、本発明の範囲は、全体として又は個々の実施形態に関して、これらの説明によって限定されないものとみなすべきである。
ネルンスト式の第1の導関数により以下の式が得られる。
ここで、dEは請求項1に記載されているように電極間の電位の変化(電位差)を表し、dSは以下の式によって計算することができる。
ここで、Iは電流であり、Fはファラデー定数であり、Cは活性種のモル濃度であり、Flowは体積流量である。この場合、本発明を含むシステムによって測定されたこのdE/dSという値は、以下の式を使用して経時的なシステムの想定充電状態に対してグラフ化することができる。
ここで、S2は新しい充電状態(SOC)であり、S1は元の充電状態(SOC)であり、Vは検討中のシステムの体積である。
代わって、経時的に変化することが知られているか又は疑われる可能性のある、システム内の活性種の濃度を決定する方法の1つとして、データセット及び理論曲線のエラーを最小限にするために、S1を変化させることとともに、C(モル濃度)を変化させることも実行することができる。
記載されている方法のいくつかの実施形態では、入口ストリーム及び出口ストリームにおける局所的な電気化学ポテンシャルの差は、1つ以上の電解質流量における変化を示すものである。その他の諸実施形態では、入口ストリーム及び出口ストリームにおける局所的な電気化学ポテンシャルの差は、セル、スタック、或いは複数のセル又は複数のスタックにおける1つ以上の動作電流密度、電力密度、又は電圧における変化を示すものである。システムの充電状態(SOC)が(較正の酸化還元電位プローブ(ORP)等、当技術分野で知られている他の方法を使用して)知られている場合、本明細書に記載されている方法及び以下に記載されている装置を使用することにより、以下の式に基づいて流量を計算できるであろう。
ここで、E2−E1は、請求項1に記載の動作用のフロー電池を含むシステムによって提供され、S1は、このシステムの充電状態(SOC)を示す。第1の式はS2についてセル(複数も可)の出口の充電状態(SOC)を解くために使用され、この場合、S2−S1の差は、このシステムのC(モル濃度)又はFlow(体積流量)の何れかを計算するか或いは動作用のストイキを導出するために使用することができる。
これらの方法のうちで特定のものは、少なくとも1つの入口ストリーム及び少なくとも1つの出口ストリームにおける局所的な電気化学ポテンシャルの差を他のセンサ出力と組み合わせる動作システムに関する情報を提供することができる。このようなセンサ出力としては、pH、酸化還元電位プローブ(ORP)、流量計、導電率、粘度、分光学(UV/vis、NIR、IR、ラマン等)、その他の充電状態(SOC)の確認方法、セル電圧、スタック電圧、分流電流、又はこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。このような構成は図2に示されている。
本発明は、少なくとも1つの入口ストリーム及び少なくとも1つの出口ストリームにおける局所的な電気化学ポテンシャルの差を使用して、少なくとも1つのセル、スタック、或いは複数のセル又は複数のスタックの相対的性能を評価することを提供する。
この事は、図3に示されており、同図では、それぞれのスタックへのシステムの入口の充電状態(SOC)が1回測定され、単一スタックの出口の流量が測定される。
また、それぞれのスタックの電流が適切に規定又は測定されることも暗示されている。この場合、特定の式及びシステム測定は、いくつかのその他のセル又はスタックと並列に流体工学的に設置された単一のセル又はスタックについて本明細書に記載されているように行うことができる。或いは以下に記載されているシステムのうちの1つ以上(いくつかの実施形態では、それぞれのセル又はスタックの半電池の出口に単一の炭素電極を追加することによる)を使用して並列システム内における他の全てのセル又はスタックについてこれらの同じパラメータに関連付けることができる。
これらの本発明における方法のうちで特定のものは、モニタされた電位差での充電状態又はストイキを示す制御条件の定義済みのセットと相関させることをさらに含む。これらのステップにより、オペレータは、例えば、電解質流量を調節するか、独立した化学的又は電気的酸化剤又は還元剤によってどちらか一方又は両方の電解質の充電状態(SOC)を改変するか、充電から放電に(又はその逆に)切り換えるか、定電流動作の電流密度又は低電圧動作の電圧を増加又は減少するか、或いはセル(複数も可)からの電流入力又は出力を調節することにより、実施された装置の動作パラメータを改変することが必要な時期を把握することができる。他のステップは、以下に提供される。
特定のその他の諸実施形態は、セルの動作を改変するように動作させる電気化学フローセルに関連するパラメータのうちの少なくとも1つを調節することをさらに提供する。
この点について、本発明は、主として、電気化学半電池、フローセル、又は複数フローセルのスタックの充電状態を決定又はモニタし、任意選択によりこのような決定又はモニタの結果に基づいて措置を講ずる方法に関して記載されている。
しかし、本発明は、本明細書に記載されているこのような方法の何れかを使用する電気化学半電池、フローセル、又は複数フローセルのスタックを対象とする諸実施形態も含む。また、特定の諸実施形態は個々の動作フローセルも提供し、それぞれのフローセルは、(a)フローセルの動作中に電解質が通過して流れる入口と出口とを含む少なくとも1つの半電池であって、それによりその半電池について電解質の入口ストリーム及び出口ストリームをそれぞれ規定し、上記入口ストリーム及び出口ストリームのそれぞれが局所的な充電状態によって特徴付けられる少なくとも1つの半電池と、(b)それぞれ入口ストリーム及び出口ストリームと接触し、入口ストリーム及び出口ストリームと電気化学的に送受するように配置され、2つの電極間の電位差の検出を可能にするように構成され、電位差が入口及び出口内の電解質の充電状態の差を反映する第1の電極及び第2の電極と、を備え、第1の電極及び第2の電極が2つの電極間の電位差を測定し、電位差が入口及び出口内の半電池の電解質の充電状態の差を反映する。
いくつかの実施形態では、これらの電極は、複数セル又はスタックのうちの少なくとも1つを通る電気化学的な送受により少なくとも1つの入口及び少なくとも1つの出口の流体経路内に配置される。1つの例示的な非限定的な構成については図4Bを参照されたい。いくつかの実施形態では、入口の電解質のストリーム及び出口の電解質のストリームと接触している電極は、電気化学セルを構成するようにセパレータの両側に配置される。1つの例示的な非限定的な構成については図5を参照されたい。
これらの電極は、所定の方法での使用に適した任意の材料を含むことができるが、好ましくは電気化学的に不活性のものである。好ましい諸実施形態では、電極は炭素、例えば、黒鉛状又はガラス状炭素を含む。その他の諸実施形態では、電極のうちの1つ以上は、チタン、鋼、アルミニウム、亜鉛、白金、イリジウム、ルテニウム、或いはこれらの合金又は酸化物を含むことができる。
特定の諸実施形態は、フローセルに関して本明細書に記載されているが、これらの諸実施形態は、例えば、複数のフローセル、又は、必要に応じて1つのスタック若しくは複数のスタックで構成された複数のフローセルというような、より大きいシステムを含むことは明白である。
このようなエネルギ貯蔵システムの1つは図4Aに描写されている。図4Aでは、活性物質が充電され放電されるセル又はスタック中で、正(右サイクル)の電解質と負(左サイクル)の電解質とが循環され、任意の所定の動作中に一方の側を酸化し、もう一方の側を還元する。これらの動作中には、セル/スタックの条件に拘わらず、温度、pH、導電率、及び充電状態(即ち、非荷電材料に対する荷電材料の比)を含む、多くのパラメータをそれぞれの電解質について把握することが望ましい。
これらのパラメータの多くを測定するいくつかの方法が当技術分野では何らかの形式で知られているが、液体システム内のセル/スタックにおけるそれぞれの電解質のストイキ(又は利用率)を直接測定する方法は当技術分野では知られていない。
一般に、エネルギ貯蔵及び燃料電池の分野では、不必要に高い流量で電解質を注入するために失われるエネルギは最小限にすることが望ましい。したがって、セル/スタックを通って最小限の電解質を注入することにより高い利用率で動作させることが望ましい。
これに反して、一般に、より低いストイキの結果、電解質の組成次第で、大量の輸送極性の損失、寄生反応の増加、問題の電極の両方で水素発生、酸素発生、塩素発生、又はその他の反応を含むことになる可能性があることも知られている。
この場合、これらのパラメータを制御システム内で使用して、例えば、ストイキが特定のレベル未満に低下した時に充電を停止するか、又は、充電/放電サイクルの間に注入速度が安定した利用率又は最適化した利用率を達成することができるように、ストイキ又は利用率を動作中にリアルタイムで測定することが望ましい可能性がある。
例えば、寄生反応又は極性損失が入口と出口との間で15mVという電圧差より優位にあると思われる場合、制御システムはこれらの反応に応答してこれを緩和するようにすることができ、即ち、充電又は放電の停止、注入速度の増加等を行うことができる。
もう1つの例は、燃料電池及びHBrフロー電池の分野で知られているもの等の始動/機能停止手順を伴い、その場合、電極内に残っている量の一方の電解質が短絡又は交差メカニズムを介して完全に放電されるまで、もう一方の電解質は流れている状態で放置される。本発明は、この終点を決定することができ、入口/出口間の電圧が実質的にゼロになると、電解質は活性エリアを通過する時に充電又は放電されず、反応は事実上、終了する。
他の諸実施形態において、動作フローセルは、燃料電池及びフロー電池を含み、電気化学装置に取り入れることができ、その装置自体は、例えば、セルスタック、電解質を収容し輸送するための貯蔵タンク及び配管、制御ハードウェア及びソフトウェア(安全システムを含むことができる)、及びエネルギ貯蔵システムの一部としての少なくとも1つの出力調整ユニットを含む、より大きいシステムに取り入れられる。
このようなシステムにおいて、貯蔵タンクは、電気活性物質を収容する。制御ソフトウェア、ハードウェア、及び任意選択の安全システムは、フロー電池又はその他のエネルギ貯蔵システムの安全かつ自律的で効率的な動作を保証するために、全てのセンサ、緩和機器、電子/ハードウェア制御部、及び安全装置を含む。
このような蓄積システムは、入力電力及び出力電力を、エネルギ貯蔵システム又はアプリケーションに最適な電圧及び電流に変換するために、エネルギ貯蔵システムの最前部に出力調整ユニットを含めてもよい。例えば、電気グリッドに接続されたエネルギ貯蔵システムの場合、充電サイクルにおいて、出力調整ユニットは、入力されるAC電気を電気化学スタックで適切な電圧及び電流のDC電気に変換することになるであろう。
放電サイクルにおいて、このスタックは、DC電力を生成し、出力調整ユニットは、グリッドアプリケーションのために適切な電圧及び周波数のAC電力に変換する。本発明のこのようなエネルギ貯蔵システムは、数時間の持続した充電又は放電サイクルに十分適したものである。このため、本発明のシステムは、エネルギ需給プロファイルを平滑化し、(例えば、再生可能エネルギ源からの)間欠的な発電資産を安定化するためのメカニズムを提供するために適したものである。
この場合、本発明の様々な実施形態は、このような長い充電又は放電持続時間が有益であるようなこれらの電気エネルギ貯蔵のアプリケーションを含むことを認識すべきである。例えば、このようなアプリケーションの非限定的な例としては、電気グリッドに接続された本発明のシステムが再生可能な統合、ピーク負荷シフト、グリッド強化、ベース負荷発電/消費、エネルギ裁定取引、送電及び配電資産延期、弱小グリッド支援、及び/又は周波数調整を含む例を有する。
さらに、本発明の装置又はシステムは、例えば、遠隔のキャンプ地、前方の作業基地、オフグリッド電気通信、又は遠隔センサ用の電源として、グリッド又はマイクログリッドに接続されていないアプリケーションに安定した電力を提供するために使用することができる。
<追加の実施形態の列挙>
以下の実施形態は、すでに記載されている諸実施形態に取って代わるのではなく、これらを補完するためのものである。
[実施形態1]
動作用のフロー電池であって、
(a)フロー電池セルの動作中に電解質が通過して流れる入口と出口とを含み、それにより電解質の入口ストリーム及び出口ストリームをそれぞれ規定し、上記入口ストリーム及び出口ストリームのそれぞれが局所的な充電状態によって特徴付けられる少なくとも1つの半電池と、
(b)上記入口ストリーム及び出口ストリームのそれぞれと電気化学的に送受するように配置され、2つの電極間の電位差の検出を可能にするように構成され、上記電位差が上記入口ストリーム及び出口ストリーム内の電解質の充電状態の差を反映する第1の電極及び第2の電極と、を備え、
上記第1の電極及び第2の電極が前記2つの電極間の上記電位差を測定する、動作用のフロー電池。
[実施形態2]
上記第1の電極及び第2の電極は、セル又はスタックの少なくとも1つを介して電気化学的な送受を伴う少なくとも1つの入口及び少なくとも1つの上記出口の流体経路内に配置される、実施形態1に記載の動作用のフロー電池。
[実施形態3]
上記入口ストリーム及び出口ストリーム内の電解質に接触している上記第1の電極及び第2の電極は、電気化学セルを構成するようにセパレータの両側に配置される、実施形態1又は実施形態2に記載の動作用のフロー電池。
[実施形態4]
上記第1の電極及び第2の電極が炭素を含む、実施形態1〜実施形態3の何れか1つに記載の動作用のフロー電池。
[実施形態5]
フローセルがフロー電池セルである、実施形態1〜実施形態4の何れか1つに記載の動作用のフロー電池。
[実施形態6]
実施形態1〜実施形態5の何れか1つに記載の少なくとも1つの動作用のフロー電池を含む、動作用の電気化学スタック。
[実施形態7]
実施形態1〜実施形態5の何れか1つに記載の動作用のフロー電池を含む、電気化学システム。
[実施形態8]
動作用のフロー電池の使用方法であって、上記使用方法が、少なくとも1つの半電池がセルの動作中に電解質が通過して流れる入口と出口とを含み、それによりその半電池について電解質の入口ストリーム及び出口ストリームをそれぞれ規定し、入口ストリーム及び出口ストリームのそれぞれが半電池の電解質の異なる局所的な充電状態を有することを含み、上記使用方法が少なくとも1つの半電池の入口ストリーム及び出口ストリーム間の電気化学ポテンシャルの差を測定することと、必要に応じて是正措置を講ずることを含む、使用方法。
[実施形態9]
実施形態1〜実施形態5の何れか1つに記載の動作用のフロー電池、実施形態6の電気化学スタック、又は実施形態7の電気化学システムの使用方法であって、上記使用方法が、少なくとも1つの半電池の入口ストリーム及び出口ストリーム間の電気化学ポテンシャルの差を測定することを含む、使用方法。
[実施形態10]
上記入口ストリーム及び出口ストリームにおける局所的な上記電気化学ポテンシャルの差を較正曲線と比較する、実施形態8又は実施形態9に記載の使用方法。
[実施形態11]
上記入口ストリーム及び出口ストリームにおける局所的な上記電気化学ポテンシャルの差が1つ以上の電解質流量における変化を示す、実施形態8〜実施形態10の何れか1つに記載の使用方法。
[実施形態12]
上記入口ストリーム及び出口ストリームにおける局所的な上記電気化学ポテンシャルの差が、セル、スタック、或いは複数のセル又は複数のスタックにおける1つ以上の動作電流密度、電力密度、又は電圧における変化を示す、実施形態8〜実施形態11の何れか1つに記載の使用方法。
[実施形態13]
少なくとも1つの上記入口ストリーム及び少なくとも1つの上記出口ストリームにおける局所的な上記電気化学ポテンシャルの差を使用して、少なくとも1つのセル、スタック、或いは複数のセル又は複数のスタックの相対的性能を評価する、実施形態8〜実施形態12の何れか1つに記載の使用方法。
[実施形態14]
少なくとも1つの上記入口ストリーム及び少なくとも1つの上記出口ストリームにおける局所的な上記電気化学ポテンシャルの差を他のセンサ出力と組み合わせる動作システムに関する情報を提供する、実施形態8〜実施形態13の何れか1つに記載の使用方法。
[実施形態15]
モニタされた電位差での充電状態又はストイキを示す制御条件の定義済みのセットと相関させることをさらに含む、実施形態8〜実施形態14の何れか1つに記載の使用方法。
[実施形態16]
上記フロー電池の動作を改変するように動作させる電気化学フローセルに関連する少なくとも1つのパラメータを調節することをさらに含む、実施形態8〜実施形態15の何れか1つに記載の使用方法。
[実施例]
以下の実施例は、本明細書内に記載されている概念のうちのいくつかを例証するために提供されている。それぞれの実施例は組成、調製方法、及び使用法の特定の個々の実施形態を提供するものとみなされるが、何れの実施例も本明細書に記載されているより一般的な実施形態を制限するものとみなすべきではない。
[実施例1]
1つの例示的な実施例では、0.1A/cmでFe2+をFe3+に充電する100cmの電極により、10アンペアの電流が得られる。これは1クーロン/秒と表すこともできる。電解質が0.1L/分で供給され、Fe3+で0.5モル/L(例えば、50%の充電状態のFe3+/2+の1M溶液)である場合、これにより0.05モル/分又は0.00083モル/秒が得られる。ファラデー定数96485C/モルを使用してクーロンに変換すると、これは、Fe3+に充電可能なFe2+の形で電極における80クーロン/秒分の電子当量と表すことができる。電流密度は10C/秒を必要とし、80C/秒が使用可能である。
この場合、「ストイキ」は、使用可能な量を必要な量で割ったものとして定義され、この場合、ストイキは8になる。
逆に、「利用率」は、電解質がセル/スタックを通過する時に消費されるFe2+の量と定義され、この場合、利用率は10/80又は12.5%になる。流量、全イオン濃度、及び電流密度が同じである場合、電解質が充電されるにつれてストイキが変化することは容易に分かるであろう。Fe2+が0.1Mに過ぎない90%の充電状態(SOC)の1MのFe溶液(エネルギ貯蔵システムを「完全充電」まで充電するための典型的な終点)について同じ計算を遂行すると、わずか1.6のストイキが得られるが、利用率は62.5%でより高くなる。
図6は、Fe(CN) 4−/3−の正の半電池を有するシステムを使用して生成されたデータを示し、この正の電解質を有するフロー電池の入口と出口との間の電圧差を示している。この場合、正の電解質は充電(グラフの左1/3)の終わりの制限試薬であると考えることができ、ストイキが一定の電流及び流量で充電の終わりに向かって低下するにつれて、電圧差は比較的大きくなる。
正の電解質は、放電(グラフの中央1/3)時に制限的ではなく、セル電圧が急激に減少しても(破線の曲線)正の電解質ストリームの入口/出口電圧は適度に増加するだけである。
正の電解質は、充電(実線、グラフの左1/3)の終わりの制限試薬であり、ストイキが一定の電流及び流量で充電の終わりに向かって低下するにつれて、電圧差は比較的大きくなる。正の電解質は放電(グラフの中央1/3)時に制限的ではなく、セル電圧が急激に減少しても入口/出口電圧は適度に増加するだけである。
当業者であれば認識できるように、これらの教示を考慮して本発明の多数の変更例及び変形例が可能であり、これらは何れも本明細書によって企図されている。例えば、本明細書に記載されている諸実施形態に加えて、本発明は、本明細書に引用されている本発明の特徴と、本発明の特徴を補完する従来技術の引用参照の特徴とを組み合わせた結果得られる発明を企図し請求するものである。同様に、任意の記載されている材料、特徴、又は物品は任意のその他の材料、特徴、又は物品と組み合わせて使用することができ、このような組み合わせは本発明の範囲内とみなされることが認識されるであろう。
本明細書に引用又は記載されているそれぞれの特許、特許出願、及び文献の開示内容は、全ての目的のために参照によりそれぞれ全体として本明細書に組み込まれる。

Claims (12)

  1. 動作用のフロー電池であって、
    (a)少なくとも1つの半電池であって、前記少なくとも1つの半電池への入口ストリームと、前記少なくとも1つの半電池からの出口ストリームを含み、前記入口ストリーム及び前記出口ストリームのそれぞれが局所的な充電状態によって特徴付けられる少なくとも1つの半電池と、
    (b)前記少なくとも1つの半電池への前記入口ストリーム内に配置される第1の電極と、前記少なくとも1つの半電池からの前記出口ストリーム内に配置される第2の電極であって、2つの電極間の電位差の検出を可能にするように構成され、前記電位差が前記入口ストリーム及び前記出口ストリーム内の電解質の充電状態の差を反映する第1の電極及び第2の電極と、を備え、
    前記第1の電極及び前記第2の電極前記第1の電極及び前記第2の電極間の電位差を測定する、動作用のフロー電池。
  2. 前記第1の電極及び前記第2の電極が炭素を含む、請求項1に記載の動作用のフロー電池。
  3. 請求項1又は2に記載の少なくとも1つの動作用のフロー電池を含む、動作用の電気化学スタック。
  4. 請求項1又は2に記載の動作用のフロー電池を含む、電気化学システム。
  5. 請求項1に記載の動作用のフロー電池の使用方法であって、
    前記少なくとも1つの半電池の前記入口ストリーム及び前記少なくとも1つの半電池からの前記出口ストリーム間の電気化学ポテンシャルの差を測定することを含む、使用方法。
  6. 前記入口ストリーム及び前記出口ストリームにおける局所的な前記電気化学ポテンシャルの差を較正曲線と比較する、請求項に記載の使用方法。
  7. 前記入口ストリーム及び前記出口ストリームにおける局所的な前記電気化学ポテンシャルの差が1つ以上の電解質流量における変化を示す、請求項又は請求項に記載の使用方法。
  8. 前記入口ストリーム及び前記出口ストリームにおける局所的な前記電気化学ポテンシャルの差が、セル、スタック、或いは複数のセル又は複数のスタックにおける1つ以上の動作電流密度、電力密度、又は電圧における変化を示す、請求項〜請求項の何れか1項に記載の使用方法。
  9. 少なくとも1つの前記入口ストリーム及び少なくとも1つの前記出口ストリームにおける局所的な前記電気化学ポテンシャルの差を使用して、少なくとも1つのセル、スタック、或いは複数のセル又は複数のスタックの相対的性能を評価する、請求項〜請求項の何れか1項に記載の使用方法。
  10. 少なくとも1つの前記入口ストリーム及び少なくとも1つの前記出口ストリームにおける局所的な前記電気化学ポテンシャルの差を他のセンサ出力と組み合わせて動作システムに関する情報を提供する、請求項〜請求項の何れか1項に記載の使用方法。
  11. モニタされた前記電気化学ポテンシャルの差と充電状態又はストイキを示す制御条件の定義済みのセットとを相関させることをさらに含む、請求項〜請求項10の何れか1項に記載の使用方法。
  12. 前記動作用のフロー電池の動作を改変するように動作させる電気化学フローセルに関連する少なくとも1つのパラメータを調節することをさらに含む、請求項〜請求項11の何れか1項に記載の使用方法。
JP2016523915A 2013-10-16 2014-10-13 動作用のフロー電池、電気化学スタック、電気化学システム及び動作用のフロー電池の使用方法 Active JP6549566B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361891483P 2013-10-16 2013-10-16
US61/891,483 2013-10-16
PCT/US2014/060236 WO2015057550A1 (en) 2013-10-16 2014-10-13 Method and apparatus for measuring transient state-of-charge using inlet/outlet potentials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016535395A JP2016535395A (ja) 2016-11-10
JP6549566B2 true JP6549566B2 (ja) 2019-07-24

Family

ID=52828576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016523915A Active JP6549566B2 (ja) 2013-10-16 2014-10-13 動作用のフロー電池、電気化学スタック、電気化学システム及び動作用のフロー電池の使用方法

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10186726B2 (ja)
EP (1) EP3058608B1 (ja)
JP (1) JP6549566B2 (ja)
KR (1) KR102253905B1 (ja)
CN (1) CN105794021B (ja)
CA (1) CA2926795C (ja)
DK (1) DK3058608T3 (ja)
ES (1) ES2776355T3 (ja)
MX (1) MX2016004824A (ja)
PL (1) PL3058608T3 (ja)
WO (1) WO2015057550A1 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL3063820T3 (pl) 2013-11-01 2021-06-14 Lockheed Martin Energy, Llc Urządzenie i sposób określania stanu naładowania w baterii przepływowej redoks za pomocą prądów granicznych
JP2016540347A (ja) * 2013-11-15 2016-12-22 ロッキード・マーティン・アドバンスト・エナジー・ストレージ・エルエルシーLockheed Martin Advanced Energy Storage, LLC レドックスフロー電池の充電状態確定方法及び基準電極の較正方法
AU2015216219C1 (en) * 2014-02-17 2019-12-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Redox flow battery system and method for operating redox flow battery
JP2018504614A (ja) 2014-12-08 2018-02-15 ロッキード・マーティン・アドバンスト・エナジー・ストレージ・エルエルシーLockheed Martin Advanced Energy Storage, LLC 原位置での充電状態の分光学的特定を組み込んだ電気化学システム及びその方法
US10903511B2 (en) 2016-11-29 2021-01-26 Lockheed Martin Energy, Llc Flow batteries having adjustable circulation rate capabilities and methods associated therewith
WO2018237181A1 (en) * 2017-06-21 2018-12-27 Unienergy Technologies, Llc VOLTAGE REFERENCE VOLTAGE CELL FOR OXIDIZED BATTERY
US10418622B2 (en) * 2017-10-26 2019-09-17 GM Global Technology Operations LLC Battery state estimation control logic and architectures for electric storage systems
US10879544B2 (en) 2018-11-02 2020-12-29 Ess Tech, Inc. System and method for determining state of charge for an electric energy storage device
US11302996B2 (en) 2019-08-19 2022-04-12 GM Global Technology Operations LLC Battery modules with integrated interconnect board assemblies having cell tab comb features
US11207982B2 (en) 2019-12-11 2021-12-28 GM Global Technology Operations LLC Electronic power module assemblies and control logic with direct-cooling heat pipe systems
US11375642B2 (en) 2019-12-23 2022-06-28 GM Global Technology Operations LLC Electronic power module assemblies and control logic with direct-cooling vapor chamber systems
US11801574B2 (en) 2020-03-06 2023-10-31 GM Global Technology Operations LLC Welding systems and methods with knurled weld interfaces for metallic workpieces
US11387525B2 (en) 2020-03-09 2022-07-12 GM Global Technology Operations LLC Two-stage plunger press systems and methods for forming battery cell tabs
US11600842B2 (en) 2020-03-16 2023-03-07 GM Global Technology Operations LLC Multistage plunger press systems and methods with interlocking fingers for forming battery cell tabs
KR102246503B1 (ko) * 2020-05-18 2021-04-30 주식회사 에코스 바나듐 레독스 흐름 전지 스택 평가 시스템
US11804639B2 (en) 2020-07-23 2023-10-31 GM Global Technology Operations LLC Multistage plunger systems and methods for forming battery cell tabs
US11799149B2 (en) 2020-08-26 2023-10-24 GM Global Technology Operations LLC Energy storage assembly
US11581618B2 (en) 2020-11-18 2023-02-14 GM Global Technology Operations LLC Thermomechanical fuses for heat propagation mitigation of electrochemical devices
WO2023219648A1 (en) 2022-05-09 2023-11-16 Lockheed Martin Energy, Llc Flow battery with a dynamic fluidic network

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990003666A1 (en) 1988-09-23 1990-04-05 Unisearch Limited State of charge of redox cell
US6413410B1 (en) 1996-06-19 2002-07-02 Lifescan, Inc. Electrochemical cell
AUPN661995A0 (en) 1995-11-16 1995-12-07 Memtec America Corporation Electrochemical cell 2
US20030170906A1 (en) 2002-01-23 2003-09-11 Board Of Trustees Of Michigan State University Conductive diamond spectrographic cells and method of use
JP4140691B2 (ja) * 2002-04-23 2008-08-27 住友電気工業株式会社 レドックスフロー電池の運転方法
WO2004042116A1 (en) 2002-11-04 2004-05-21 Janssen Pharmaceutica N.V. Process for electrochemical oxidation of ferrocyanide to ferricyanide
JP2004336734A (ja) 2003-04-17 2004-11-25 Sharp Corp 無線端末、ベース機器、ワイヤレスシステム、無線端末の制御方法、無線端末の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
US8277964B2 (en) 2004-01-15 2012-10-02 Jd Holding Inc. System and method for optimizing efficiency and power output from a vanadium redox battery energy storage system
GB0405823D0 (en) 2004-03-15 2004-04-21 Evanesco Ltd Functionalised surface sensing apparatus and methods
JP2006351346A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Kansai Electric Power Co Inc:The レドックスフロー電池システム
WO2007108328A1 (ja) 2006-03-16 2007-09-27 Kurashiki Boseki Kabushiki Kaisha 全反射減衰型光学プローブおよびそれを用いた水溶液分光測定装置
US7846571B2 (en) 2006-06-28 2010-12-07 Robert Bosch Gmbh Lithium reservoir system and method for rechargeable lithium ion batteries
US7866026B1 (en) 2006-08-01 2011-01-11 Abbott Diabetes Care Inc. Method for making calibration-adjusted sensors
US7855005B2 (en) 2007-02-12 2010-12-21 Deeya Energy, Inc. Apparatus and methods of determination of state of charge in a redox flow battery
US20090026094A1 (en) 2007-05-11 2009-01-29 Home Diagnostics, Inc. Two-pulse systems and methods for determining analyte concentration
WO2008148148A1 (en) * 2007-06-07 2008-12-11 V-Fuel Pty Ltd Efficient energy storage systems using vanadium redox batteries for electricity trading, fossil fuel reduction and electricity power cost savings for consumers
CN104103851B (zh) 2007-09-14 2018-10-09 A123系统有限责任公司 具有用于健康状态监视的参考电极的锂可再充电电池
EP2297810B1 (en) * 2008-06-12 2014-12-24 Massachusetts Institute of Technology High energy density redox flow device
US20130011702A1 (en) * 2008-07-07 2013-01-10 Enervault Corporation Redox Flow Battery System with Divided Tank System
US20130011704A1 (en) * 2008-07-07 2013-01-10 Enervault Corporation Redox Flow Battery System with Multiple Independent Stacks
US8785023B2 (en) * 2008-07-07 2014-07-22 Enervault Corparation Cascade redox flow battery systems
CN102460120B (zh) 2009-04-07 2014-07-30 莱尔照明公司 近临界反射谱装置、系统和方法
US8587255B2 (en) 2009-05-28 2013-11-19 Deeya Energy, Inc. Control system for a flow cell battery
WO2010138942A2 (en) 2009-05-28 2010-12-02 Deeya Energy, Inc. Redox flow cell rebalancing
CN101614794B (zh) * 2009-07-14 2011-08-17 清华大学 一种基于电位差参数的液流电池荷电状态在线检测方法
RU2013136826A (ru) 2011-01-07 2015-02-20 Те Юниверсити Оф Квинсленд Детекция протеолиза
JP5007849B1 (ja) 2011-03-25 2012-08-22 住友電気工業株式会社 レドックスフロー電池、及びその運転方法
US8980484B2 (en) 2011-03-29 2015-03-17 Enervault Corporation Monitoring electrolyte concentrations in redox flow battery systems
US8916281B2 (en) 2011-03-29 2014-12-23 Enervault Corporation Rebalancing electrolytes in redox flow battery systems
US20130029185A1 (en) 2011-07-27 2013-01-31 Primus Power Corporation Electrochemical System Having a System for Determining a State of Charge
EP2762873A4 (en) 2011-09-26 2015-05-20 Toto Ltd METHOD FOR SPECIFIC DETECTION OF A TEST SUBSTANCE
US20130095362A1 (en) 2011-10-14 2013-04-18 Deeya Energy, Inc. Vanadium flow cell
US8789473B2 (en) 2012-02-24 2014-07-29 Electro-Motive Diesel Inc. Flow battery control system for a locomotive
US9300000B2 (en) 2012-02-28 2016-03-29 Uchicago Argonne, Llc Organic non-aqueous cation-based redox flow batteries
DE102012006776A1 (de) 2012-04-04 2013-10-10 Bozankaya BC&C Ladestandsüberwachung einer Durchflussbatterie
US9027483B2 (en) 2012-04-11 2015-05-12 Electro-Motive Diesel, Inc. Flow battery power converter
US9865893B2 (en) 2012-07-27 2018-01-09 Lockheed Martin Advanced Energy Storage, Llc Electrochemical energy storage systems and methods featuring optimal membrane systems
CN105637375B (zh) 2013-05-16 2019-04-05 海卓瑞道克斯技术控股有限公司 不使用任何参比电极的工作氧化还原液流电池单元的正电解质溶液的荷电状态的估测
PL3063820T3 (pl) 2013-11-01 2021-06-14 Lockheed Martin Energy, Llc Urządzenie i sposób określania stanu naładowania w baterii przepływowej redoks za pomocą prądów granicznych
JP2016540347A (ja) 2013-11-15 2016-12-22 ロッキード・マーティン・アドバンスト・エナジー・ストレージ・エルエルシーLockheed Martin Advanced Energy Storage, LLC レドックスフロー電池の充電状態確定方法及び基準電極の較正方法
EP3077791B1 (en) 2013-12-02 2021-05-26 University of Limerick Method for determining the state of charge of a vanadium redox flow battery
JP2018504614A (ja) 2014-12-08 2018-02-15 ロッキード・マーティン・アドバンスト・エナジー・ストレージ・エルエルシーLockheed Martin Advanced Energy Storage, LLC 原位置での充電状態の分光学的特定を組み込んだ電気化学システム及びその方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015057550A1 (en) 2015-04-23
CA2926795C (en) 2022-04-12
CA2926795A1 (en) 2015-04-23
MX2016004824A (es) 2016-06-24
EP3058608A4 (en) 2017-05-03
JP2016535395A (ja) 2016-11-10
CN105794021A (zh) 2016-07-20
KR20160071432A (ko) 2016-06-21
ES2776355T3 (es) 2020-07-30
US10186726B2 (en) 2019-01-22
CN105794021B (zh) 2020-05-19
EP3058608A1 (en) 2016-08-24
KR102253905B1 (ko) 2021-05-18
DK3058608T3 (da) 2020-03-23
PL3058608T3 (pl) 2020-06-29
US20160293991A1 (en) 2016-10-06
EP3058608B1 (en) 2019-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6549566B2 (ja) 動作用のフロー電池、電気化学スタック、電気化学システム及び動作用のフロー電池の使用方法
US8980484B2 (en) Monitoring electrolyte concentrations in redox flow battery systems
EP3069403B1 (en) Methods for determining state of charge and calibrating reference electrodes in a redox flow battery
EP2997389B1 (en) Estimation of the state of charge of a positive electrolyte solution of a working redox flow battery cell without using any reference electrode
Haisch et al. Monitoring the state of charge of all-vanadium redox flow batteries to identify crossover of electrolyte
US20240113313A1 (en) Apparatus and method for determining state of charge in a redox flow battery via limiting currents
Ngamsai et al. Measuring the state of charge of the electrolyte solution in a vanadium redox flow battery using a four-pole cell device
CN101839964B (zh) 一种实时测量全钒液流电池荷电状态的方法及装置
CA3036798A1 (en) Determining the state of charge of an all-vanadium redox flow battery using uv/vis measurement
JP6924389B2 (ja) レドックスフロー電池、電気量の測定システム、及び電気量の測定方法
US20150086896A1 (en) Monitoring electrolyte concentrations in redox flow battery systems
Choi et al. Resistor design for the use of dynamic hydrogen electrode in vanadium redox flow batteries
Li State‐of‐Charge Monitoring for Vanadium Redox Flow Batteries
CN107204474A (zh) 一种在线测定溶液中离子淌度的方法
US20150153421A1 (en) Method and apparatus for analyzing electrolyte of redox flow battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170913

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180711

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180828

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20181128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190122

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: 20190611

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190627

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6549566

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