[发明专利]电化学系统及其操作方法

权利要求书

1.一种电化学系统，包括：

能量储存系统，所述能量储存系统包括：再生式燃料电池系统，所述再生式燃料电池系统在燃料电池模式中由燃料和氧化剂产生电能和反应产物，并且在电解模式中由所述反应产物和电能产生所述燃料和氧化剂；与所述再生式燃料电池系统流体连通的至少一个燃料存储容器；和，与所述再生式燃料电池系统流体连通的至少一个反应产物存储容器；其中所述再生式燃料电池系统包括再生式燃料电池的一个或更多个堆，所述再生式燃料电池包括：壳；具有第一表面和第二表面的固体电解质膜，所述固体电解质膜设置在所述壳中以将所述壳分隔成阳极侧和阴极侧；阳极，所述阳极形成在所述第一表面上以连接所述第一表面和所述阳极侧；阴极，所述阴极形成在所述第二表面上以连接所述第二表面和所述阴极侧；所述阳极包括载体和分散在其上的催化剂；所述阴极包括载体和任选地分散在其上的催化剂；其中分散在所述阳极上的催化剂和任选地分散在所述阴极上的催化剂是相同或不同的，并且能够在酸或酸的混合物、或者卤素离子或卤素离子的混合物存在下催化所述再生式燃料电池中的电解模式中的充电反应和燃料电池模式中的放电反应；和

能源，所述能源与所述再生式燃料电池系统电连接，以向在电解模式中运行的所述再生式燃料电池系统提供电能。

2.一种电化学系统，包括：

再生式燃料电池系统，所述再生式燃料电池系统在燃料电池模式中由燃料和氧化剂产生电能和反应产物，并且在电解模式中由所述反应产物和电能产生所述燃料和氧化剂；其中，所述再生式燃料电池系统包括再生式燃料电池的一个或更多个堆，所述再生式燃料电池包括：壳；具有第一表面和第二表面的固体电解质膜，所述固体电解质膜设置在所述壳中以将所述壳分隔成阳极侧和阴极侧；阳极，所述阳极形成在所述第一表面上以连接所述第一表面和所述阳极侧；阴极，所述阴极形成在所述第二表面上以连接所述第二表面和所述阴极侧；所述阳极包括载体和分散在其上的催化剂；所述阴极包括载体和任选地分散在其上的催化剂；其中，分散在所述阳极上的催化剂和任选地分散在所述阴极上的催化剂是相同或不同的，并且能够在酸或酸的混合物、或卤素离子或卤素离子的混合物存在下催化所述再生式燃料电池中的电解模式中的充电反应和燃料电池模式中的放电反应；

与所述再生式燃料电池系统流体连通的反应产物输送和/或存储装置；代替或除了由所述再生式燃料电池系统在所述燃料电池模式中产生的所述反应产物之外，所述反应产物输送装置向在所述电解模式中运行的所述再生式燃料电池系统提供过量的反应产物，使得在所述电解模式中产生的燃料超过所述再生式燃料电池系统在所述燃料电池模式中运行所需燃料；除了由所述再生式燃料电池系统在所述燃料电池模式中运行所产生的所述反应产物之外，所述反应产物存储装置存储待提供至在所述电解模式中运行的所述再生式燃料电池系统的过量反应产物；和

与所述再生式燃料电池系统流体连通的产物燃料存储装置；所述产物/燃料存储装置存储来自电解模式中的所述充电反应和燃料电池模式中的所述放电反应的产物和过量燃料。

3.根据权利要求1所述的电化学系统，其中所述能源选自电网、发电机或可再生能源。

4.根据权利要求1所述的电化学系统，其中所述能源是选自光伏能源或太阳能源，或风力能源的可再生能源。

5.根据权利要求2所述的电化学系统，其中所述再生式燃料电池系统与可再生能源电连接，用于产生可再生的电能和用于利用过量容量来向在所述电解模式中运行的所述再生式燃料电池系统提供电能以产生充电的产物。

6.根据权利要求1所述的电化学系统，其中所述再生式燃料电池系统与包括太阳能源的能源电连接，用来从太阳光产生电能，在白天期间向所述再生式燃料电池系统提供电能以产生充电的产物，并且允许所述再生式燃料电池系统在夜晚期间产生电能。

7.根据权利要求1所述的电化学系统，其中所述再生式燃料电池系统与包括风力能源的能源电连接，用于从风产生电能，在风速超过预定风速的时间期间向所述再生式燃料电池系统提供电能以产生充电的产物，并且允许所述再生式燃料电池系统在风速不超过预定风速的时间期间产生电能。