[发明专利]氧化还原电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有根据权利要求1的前序部分所述的特征的氧化还原电池。

背景技术

在所谓的氧化还原反应中，一个反应物将电子转移到另一反应物。因此，在此情况下一个反应物释放电子(氧化)，以及另一反应物吸收电子(还原)。电子流可以被用作能量。这样的氧化还原反应例如被用于电池和蓄电池中。

从WO 03/019714A1中公知氧化还原电池的一个例子。在此情况下设置有被离子传导隔膜分成两部分的具有两种不同的电解液的电解槽(Zelle)，其中所述电解液分别在各自具有一个容器的回路中通过泵来循环。在每半个电解槽中设置有一个电极，其中通过所述电极来取得或者重新引入电子，而质子交换通过该隔膜进行。作为“正极”电解液设置有含有多卤化物/卤化物氧化还原对的电解液，而作为“负极”电解液设置有含有V(III)/V(II)氧化还原对的电解液。

常规的氧化还原电池还未解决一些期望。

发明内容

因此，本发明所基于的任务是，对开头所提到的类型的氧化还原电池进行改进。

根据本发明，该任务通过具有根据权利要求1所述的特征的氧化还原电池来解决。有利的扩展方案是从属权利要求的主题。

根据本发明，设置有一种氧化还原电池，其具有质子可透过的隔膜、第一电解液和第二电解液、以及第一电极和第二电极，其中该隔膜被构造为空心型材，所述电解液至少在运行状态下以液体的形式存在，第一电解液和第一电极被布置在该空心型材的内部，第二电解液被布置在外部围绕该空心型材，并且第二电极被布置在外部在该中心型材上或者在该中心型材附近，多个电极并联，并且所述空心型材的内腔彼此液体连接。

该空心型材优选地具有从6μm至10mm、特别优选地从50μm至8mm、尤其优选地从500μm至5mm的液压上等价的内径。

该空心型材的壁厚优选地为0.1μm至1.5mm、特别优选地为0.1μm至1mm、尤其优选地为0.1μm至0.5mm，其中壁厚的波动优选地在+/-6％以下。

该电池的运行温度优选地在100℃以下，但是具有更高运行温度的电池也是可能的。然而在此，在某些应用中、比如在用于膝上型计算机时可能导致温度问题，因此优选尽可能低的运行温度。

所述电解液优选地为含有钒盐、尤其是结合柠檬酸和/或草酸的钒盐的电解液。

关于所述电解液的其它可能的组成，请参阅EP 1143546A1，其关于电解液的公开内容被明确地包括在内。特别合适的是具有钒盐(尤其优选地结合柠檬酸和/或草酸)的含水溶液。另外，可以考虑同样与钒盐、柠檬酸和/或草酸相结合的尿素、聚乙烯醇。电解液也可以是在电池的正常运行温度下作为熔化物存在的电解液。尤其优选地，所述熔化物在该电池不运行时凝结。

形成所述空心型材的隔膜优选地含有明胶、聚乙烯醇、聚酯、聚合物、PTFE、和/或PEEK。尤其适于作为所述隔膜的材料的是聚酯、聚合物、氟化聚合物、硫化聚合物、尤其是硫化四氟乙烯聚合物、PTFE、PEEK，其中所述列举不是排他性的。

尤其合适的是以如下名称可购买到的隔膜：Gore

所述隔膜还可以由稳定的氧化锆和/或氧化钛、和/或硅、尤其是硅藻土形式的硅构成，以烧结的型材、空心型材或者膜的形式、或者以所谓的坯体(Grünlingen)的形式存在，其中纳米颗粒份额与总固体材料之比小于等于80％。在此，作为结合剂优选地设置有聚合物、尤其是所谓的生物聚合物，其中所述结合剂用作质子导体。

尤其是所述隔膜也可以通过由微纤维或微空心纤维形成的、尤其是羊毛形式(Vliesform)的纺织层体(textile)构成，其中所述纤维优选地由前面所述的材料、即氧化锆和/或氧化钛和/或氧化硅制成。

极其优选地，所述隔膜由柠檬酸结合纳米颗粒、尤其是硅、氧化硅、氧化镁、镁制成，其中与所述电解液相接触的面具有荷花效应(Lotuseffekt)。

作为电极，优选地设置有碳纤维和/或金属纤维。所述电极可以平行于被构造为空心型材的隔膜的中央纵轴()延伸，其中所述电极可以被布置为与该空心型材的表面隔开或者沿着该空心型材的表面在内部或者在外部延伸。

尤其优选地，所述电极被构造为开放式的(offenzellig)，也就是说，所述电极的表面结构被扩大。