[发明专利]用于氧化还原液流电池的可扩展模块化反应物存储装置的系统和方法

说明书

技术领域

本发明公开内容涉及氧化还原液流电池系统，更特别地，本发明涉及具有模块化反应物存储能力的氧化还原液流电池系统。

附图说明

借助于参照了附图的包括本发明公开内容的多种实施方式，描述本发明公开内容的非限制性和非穷尽性实施方式，其中：

图1图示根据本文公开的实施方式的氧化还原电池储能系统的方块图。

图2图示根据本文公开的实施方式的包括可扩展模块化反应物存储装置的氧化还原电池储能系统的方块图。

图3A图示根据本文公开的实施方式的包括可扩展模块化反应物存储装置的氧化还原电池储能系统的示例性构造的方块图。

图3B图示根据本文公开的实施方式的包括可扩展模块化反应物存储装置的氧化还原电池储能系统的示例性构造的方块图。

图3C图示根据本文公开的实施方式的包括可扩展模块化反应物存储装置的氧化还原电池储能系统的示例性构造的方块图。

图3D图示根据本文公开的实施方式的包括可扩展模块化反应物存储装置的氧化还原电池储能系统的示例性构造的方块图。

图4图示根据本文公开的实施方式的包括具有标准化模块尺寸的可扩展模块化反应物存储装置的氧化还原电池储能系统的方块图。

具体实施方式

参照附图，将最佳理解本发明公开内容的实施方式。可容易理解，如本文一般描述和附图中图示的，所公开的实施方式的部件可以广泛种类的不同构造设置和设计。因此，以下对本发明公开内容的系统和方法的实施方式的详细描述无意限制本发明的范围，如所要求的，仅是本发明公开内容的可行实施方式的代表例。另外，方法步骤不必以任何特定顺序、或甚至是按顺序地执行，也不需要仅执行一次，除非另有阐明。

在一些情况下，未详细示出或描述已知构件、结构或操作。进而，所述的构件、结构或操作可在一个或多个实施方式中以任何合适方式相结合。也可容易理解，如本文一般描述和附图图示的实施方式的部件可以广泛种类的不同构造来设置和设计。

诸如可充电电池等储能系统是电力系统、特别是由风力涡轮发电机、光伏电池或类似装置供电的电力系统的重要部件。储能系统也可在电力质量应用中作为不间断电源（UPS），以能够在非高峰条件期间通过买卖电力进行能源套利，并提供备用电力。氧化还原液流电池储能系统、特别是钒氧化还原液流电池储能系统（VRB-ESS），可用于这种电力系统中。氧化还原液流电池储能系统可对变化载荷快速响应，如UPS和电力质量应用中传统需要的，并还可构造为具有大容量，如能源套利和备用电力应用中传统需要的。

氧化还原液流电池储能系统通过使阳极电解液和阴极电解液通过反应器电池而产生电力。在本文中，阳极电解液和阴极电解液可统一描述为反应物或反应物电解液。氧化还原液流电池储能系统可根据系统的电力需求而包括一个或多个反应器电池，并且根据本文公开的实施方式，可基于系统的能量需要而利用变化量的电解液。在某些实施方式中，位于氧化还原液流电池储能系统中的反应器电池的数量和横截面面积可确定系统能够产生的瞬时电力量。进一步地，氧化还原液流电池储能系统可利用的正极和阴极电解液的体积可确定其电力存储和生产能力。

图1图示根据本文公开的实施方式的氧化还原液流电池储能系统100的方块图，更具体地为VRB-ESS。氧化还原液流电池储能系统100可包括一个或多个反应器电池102，反应器电池102各自具有带负电极108的负极隔室104和带正电极112的正极隔室110。负极隔室104可包括与负电极108电连通的阳极电解液114。在某些实施方式中，阳极电解液114是包含特定氧化还原离子的电解液，所述特定氧化还原离子处于还原状态下并且在电池102的放电过程中将被氧化，或者处于氧化状态下并且在电池102的充电过程中将被还原，或者是这些后来被还原的离子和待还原离子的混合物。正极隔室110包含与正电极112电连通的阴极电解液116。阴极电解液116是包含特定氧化还原离子的电解液，所述特定氧化还原离子处于氧化状态下并且在电池102的放电过程中将被还原，或者处于还原状态下并且在电池102的充电过程中将被氧化，或者是这些后来被氧化的离子和待氧化离子的混合物。在某些实施方式中，可根据美国专利No.4,786,567、No.6,143,433、No.6,468,688以及No.6,562,514的公开内容，或者借助于其它已知技术，制备阳极电解液114和阴极电解液116，上述美国专利通过引用已全部并入本文中。尽管为了示例性目的本文将图1所示的氧化还原液流电池储能系统描述为钒基系统，但也可利用其它反应物溶液。