[发明专利]氧化还原液流电池

说明书

一种操作液流电池的方法。该方法包括提供适用于由氢气和金属电解质生成电功率的液流电池。所述液流电池包含金属氧化物的沉淀物，并且所述金属氧化物包含钒或锰。该方法还包括从前体物质以电化学方式生成氧化还原活性沉淀物去除物质，其中所述氧化还原活性沉淀物去除物质能够转化所述金属氧化物。该方法还包括将所述金属氧化物暴露于所述氧化还原活性沉淀物去除物质以实现金属氧化物的转化。

技术领域

本公开涉及氧化还原液流电池。本公开更具体地但不一定排他地涉及操作氧化还原液流电池以实现去除堆积于其上的沉淀物的方法。

背景技术

氧化还原液流电池，例如氧化还原液流蓄电池(RFBs)，是通过化学氧化还原反应进行功率输送的电化学装置。在RFB的情况下，化学氧化还原反应典型地可以在功率输送模式下在一个方向上进行(例如，一个氧化还原活性物质被还原，而另一个氧化还原活性物质被氧化)，而在能量储存模式下则可以在相反的方向上进行。

在功率输送模式下，氧化还原活性物质被供应给电极，在电极中发生电化学反应以产生电化学功率。RFB可以通过改变用于反应的电解质物质的流动来调整其功率输出以满足波动需求。由于氧化还原活性物质可以与电极室分开储存并在需要时供应，因此该设备的发电量容易扩展。

氧化还原液流电池的一般操作的背景解释可参见国际专利公开WO2013104664，其全部内容在此整体并入本文。

然而，RFB内发生的副反应会导致沉淀物堆积，随着时间的推移，这会影响RFB的功能。随着电解质浓度的增加，沉淀物堆积变得尤其成问题。然而，期望增加电解质浓度以获得更高容量的RFB。

期望提供一种操作液流电池的改进方法和/或改进的电化学装置；和/或提供一种操作液流电池的替代方法和/或改进的电化学装置；和/或消除或减轻操作液流电池的现有方法和/或电化学装置中存在的问题，无论是在本文中标识还是以其他方式。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供一种操作液流电池的方法，所述方法包括：提供适用于由氢气和金属电解质生成电功率的液流电池，其中所述液流电池包含金属氧化物的沉淀物，并且其中所述金属氧化物包含钒或锰；从前体物质以电化学方式生成氧化还原活性沉淀物去除物质，其中所述氧化还原活性沉淀物去除物质能够转化所述金属氧化物；以及将所述金属氧化物暴露于所述氧化还原活性沉淀物去除物质以实现金属氧化物的转化。

根据本公开的第二方面，提供一种包含第一液流电池和第二液流电池的电化学装置，其中第一液流电池包括：负电极室中的可逆氢气负电极；以及正电极室中的可逆液体正电解质，阴极室包含金属氧化物沉淀物；其中第二液流电池配置为，从前体物质生成氧化还原活性沉淀物去除物质，所述第二液流电池与第一液流电池流体连通，以使得液体阴极电解质能够在第二液流电池与第一液流电池的阴极室之间通过。

根据本公开的第三方面，提供一种包含液流电池的电化学装置，所述液流电池包括：阳极电解质室中的可逆氢气阳极；以及阴极电解质室中的可逆阴极，该阴极电解质室包含金属氧化物沉淀物；其中，所述装置配置为，在阴极电解质室中生成氧化还原活性沉淀物去除物质。

定义

根据氧化还原液流蓄电池领域的标准术语，术语“阳极”和“阴极”是由电极在功率输送模式下的功能定义的。为避免混淆，这里用相同的术语表示相同的电极，无论是处于功率输送操作模式还是处于能量储存操作模式。

术语“阳极电解质”和“阴极电解质”用于表示与“阳极”和“阴极”接触的电解质。

如本文所述的液流电池可以是氧化还原液流蓄电池。氧化还原液流蓄电池包括用于将化学能转化为电能的电化学电池。氧化还原液流蓄电池包括阳极室和阴极室，阳极室包含阳极和阳极电解质流体(即气体或液体)，阴极室包含阴极和阴极电解质流体(即气体或液体)。选择性膜设置在两个室之间并且配置为在两个室之间交换离子(例如质子，特别是在氢阳极电解质的情况下)。在本公开中，阴极电解质流体为液体。