[发明专利]用于同时调节负极电解质溶液和正极电解质溶液的具有双极膜的液流电池平衡电池

权利要求书

1.一种液流电池系统，其包括：

包含第一电解质溶液的第一半电池；和

包含第二电解质溶液的第二半电池；

其中第一半电池和第二半电池均与用于平衡电解质溶液的pH值的电化学平衡电池流体连通，所述电化学平衡电池包括：

第一室，其包含第一电极；

第二室，其包含第二电极；

第三室，其设置在第一室和第二室之间；

离子选择性膜，其包括阳离子交换材料或阴离子交换材料，在第一室与第三室之间形成第一界面；

其中包括阳离子交换材料的所述离子选择性膜允许带正电荷的离子通过第一室和第三室之间的界面，并且基本上不准带负电荷的离子通过，从而带正电荷的离子的迁移可以沿两个方向穿过离子选择性膜，并且

其中包括阴离子交换材料的离子选择性膜允许带负电荷的离子穿过第一室和第三室之间的界面，并且基本上不允许带正电荷的离子通过，从而带负电荷的离子的迁移可在离子选择性膜的两个方向上发生；和

双极膜，其包括阳离子交换材料和阴离子交换材料，从而分别阻止带正电的材料和带负电的材料在两个方向上的通过，且在第二室和第三室之间形成第二界面；

其中所述第一电解质溶液和所述第二电解质溶液中的至少一种包含水性电解质溶液。

2.根据权利要求1所述的液流电池系统，其中所述离子选择性膜包括阳离子交换材料。

3.根据权利要求2所述的液流电池系统，其中所述阳离子交换材料包括磺化的全氟化聚合物。

4.根据权利要求1所述的液流电池系统，其中所述第一电解质溶液是负极电解质溶液，所述第二电解质溶液是正极电解质溶液。

5.根据权利要求4所述的液流电池系统，其中所述第一半电池与所述第一室和所述第二室流体连通，所述第二半电池与所述第三室流体连通。

6.根据权利要求4所述的液流电池系统，其中所述第一半电池与所述第三室流体连通，所述第二半电池与所述第一室和所述第二室流体连通。

7.根据权利要求1所述的液流电池系统，其中所述第一电极为负极，所述第二电极为正极。

8.根据权利要求1所述的液流电池系统，其中所述第一电解质溶液和所述第二电解质溶液各自包含水性电解质溶液。

9.根据权利要求1所述的液流电池系统，其中所述第一电解质溶液和所述第二电解质溶液中的至少一种包含作为活性物质的配位络合物。

10.一种操作权利要求1所述的液流电池系统的方法，其包括：

将包含第一活性物质的第一电解质溶液从液流电池的一个半电池引入第三室；

将包含第二活性物质的第二电解质溶液从所述液流电池的一个不同的半电池引入第一室和第二室；

其中所述第一电解质溶液和所述第二电解质溶液中的至少一种包含水性电解质溶液；

在所述电化学平衡电池上施加电压以在其中产生电流，使得所述第二电极为正极，所述第一电极为负极；以及

在双极膜处将水转化为质子和氢氧根离子；

其中质子迁移到第三室中的第一电解质溶液中，氢氧根离子迁移到第二室中的第二电解质溶液中。

11.根据权利要求10所述的方法，其中将所述第一电解质溶液转移到液流电池的负半电池，将所述第二电解质溶液转移到液流电池的正半电池。

12.根据权利要求10所述的方法，其中将所述第一电解质溶液转移到液流电池的正半电池，将所述第二电解质溶液转移到液流电池的负半电池。

13.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一电解质溶液和所述第二电解质溶液各自包含水性电解质溶液。