[发明专利]一种免充电热再生电化学液流循环系统及工作方法

权利要求书

1.一种免充电热再生电化学液流循环系统，其特征在于，包括两个分别处于较低温度和较高温度的液流电池系统(1、2)，以及两个用于高、低温热源间电解液流动换热的换热器(3、4)；各液流电池系统(1、2)由正、负极储液罐(5、6)、两个蠕动泵(7)、控制阀(8、9、10、11)、外接电阻(12)和电池模块(13)组成；电池模块(13)由集流体(14)、多孔电极(15)、正/负极流道(16、17)和阳离子交换膜(18)堆叠组成；在较低温度系统中，正/负极流道中的电解液分别为Fe(CN)₆^3-/Fe(CN)₆^4-和I^-/I₃^-，在较高温度系统中，正/负极流道中的电解液分别为I^-/I₃^-和Fe(CN)₆^3-/Fe(CN)₆^4-，电解液通过蠕动泵(7)在系统中循环流动。

2.根据权利要求1所述的免充电热再生电化学液流循环系统，其特征在于，所述的液流电池系统中，电池模块进行两个以上的串、并联操作。

3.根据权利要求1所述的免充电热再生电化学液流循环系统，其特征在于，所述的多孔电极为碳毡、碳布或碳纸材料。

4.采用权利要求1至3中任一项所述的系统的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：根据实际的低温热源区间T₁→T₂，调节电对Fe(CN)₆^3-/Fe(CN)₆^4-和I^-/I₃^-的离子浓度，使得在温度为(T₂+T₁)/2时，电池电压约为零；

步骤二：将两个液流电池系统(1、2)分别置于低温和高温环境，打开控制阀(8、10)，关闭控制阀(9、11)，在低温环境中，液流电池系统(1)中Fe(CN)₆^3-/Fe(CN)₆^4-侧的集流体接正极，I^-/I₃^-侧的集流体接负极，在高温环境中，液流电池系统(2)中I^-/I₃^-侧的集流体接正极，Fe(CN)₆^3-/Fe(CN)₆^4-侧的集流体接负极，从而使两个液流电池系统均向外输出电能；

步骤三：放电结束后，关闭控制阀(8、10)，打开控制阀(9、11)，将高、低温环境中的两个液流电池系统内含I^-/I₃^-的电解液通过换热器(3)进行互换，含Fe(CN)₆^3-/Fe(CN)₆^4-的电解液通过换热器(4)进行互换，换液结束后，关闭控制阀(9、11)，并使两个液流电池系统在各自温度环境中进行保温；

步骤四：当两个液流电池系统(1、2)的温度稳定后，打开控制阀(8、10)，再次进行放电向外输出电能；

步骤五：重复步骤三和步骤四的操作，不断将低温热能储存为化学能进行转化为电能。

5.根据权利要求4所述的工作方法，其特征在于，所述的Fe(CN)₆^3-/Fe(CN)₆^4-混合电解液浓度范围为0.2-1.5M，I^-/I₃^-混合电解液浓度范围为0.2-5.1M。

6.根据权利要求4所述的工作方法，其特征在于，所述的Fe(CN)₆^3-/Fe(CN)₆^4-和I^-/I₃^-电解液浓度中，阳离子为K⁺、Na⁺或者NH₄⁺中的一种或多种。