[发明专利]具有耦合蓄电装置的电化学脱盐系统

权利要求书

1.一种可逆脱盐和能量储存系统，包括：

至少一个贮水器，其包括输入和输出，其中在脱盐操作模式期间，所述至少一个贮水器中的水减小到阈值浓度之下；

至少一个负离子氧化还原电极，其包括第一电解质材料的第一溶液并且被配置成接受所述水中的至少一个负离子并与所述至少一个负离子进行可逆氧化还原反应；

至少一个正离子氧化还原电极，其包括第二电解质材料的第二溶液并且被配置成接受所述水中的至少一个正离子并与所述至少一个正离子进行可逆氧化还原反应；

阳离子交换膜，其被安置在所述至少一个负离子氧化还原电极与所述贮水器之间；以及

阴离子交换膜，其被安置在所述至少一个正离子氧化还原电极与所述贮水器之间。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被配置成从所述至少一个贮水器中的所述水中移除溶解的离子种类，所述溶解的离子种类具有高达所述溶液中的所述离子种类的溶解度极限的电解质浓度。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被配置成将溶解的离子种类添加到所述至少一个贮水器中的所述水中以便提供所述水中的高达所述水中的所述离子种类的溶解度极限的电解质浓度。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统具有至少0.8V的标准电池单元电位。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述输入水包括海水，并且所述输出为具有约千分之5的盐度的苦咸水。

6.一种方法，包括：

提供电化学脱盐电池组，所述电化学脱盐电池组包括：

至少一个贮水器，其包括输入和输出，其中在脱盐操作模式期间，所述至少一个贮水器中的水减小到阈值浓度之下；

至少一个负离子氧化还原电极，其包括第一电解质材料的第一溶液并且被配置成接受所述水中的至少一个负离子并与所述至少一个负离子进行可逆氧化还原反应；

至少一个正离子氧化还原电极，其包括第二电解质材料的第二溶液并且被配置成接受所述水中的至少一个正离子并与所述至少一个正离子进行可逆氧化还原反应；

阳离子交换膜，其被安置在所述至少一个负离子氧化还原电极与所述贮水器之间；以及

阴离子交换膜，其被安置在所述至少一个正离子氧化还原电极与所述贮水器之间；

将具有第一盐度的水输送到所述贮水器中；

对所述电池组进行放电以便提供具有低于所述第一盐度的第二盐度的水；以及

从所述电池组中移除具有所述第二盐度的所述水。

7.根据权利要求6所述的方法，其中进一步包括：

将具有所述第二盐度的所述水输送到第二脱盐系统中；以及

使所述水脱盐以便提供具有低于所述第二盐度的第三盐度的水。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第三盐度等于或小于千分之0.5。

9.一种可逆脱盐和能量储存系统，包括：

中央贮水器，其包括第一电解质溶液、输入和输出，其中所述第一电解质溶液具有第一pH；

至少一个负离子氧化还原电极，其包括第二电解质溶液并且被配置成接受所述第一电解质溶液中的至少一个负离子并与所述至少一个负离子进行可逆氧化还原反应，其中所述第二电解质溶液具有第二pH；

至少一个正离子氧化还原电极，其包括第三电解质溶液并且被配置成接受所述第一电解质溶液中的至少一个正离子并与所述至少一个正离子进行可逆氧化还原反应，其中所述第三电解质溶液具有第三pH并且第一pH、第二pH和第三pH在3到10之间包括3到10；

阳离子交换膜，其被安置在所述至少一个负离子氧化还原电极与所述中央贮水器之间；以及

阴离子交换膜，其被安置在所述至少一个正离子氧化还原电极与所述中央贮水器之间。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述系统被配置成交替地在脱盐模式和盐化模式下操作，其中所述盐化模式包括将来自所述至少一个负离子氧化还原电极和所述至少一个正离子氧化还原电极的离子驱动到所述至少一个贮水器中，同时将能量储存在所述系统中，并且所述脱盐模式包括使水脱盐同时释放储存的能量作为输出电源，所述输出电源采用所述至少一个负离子氧化还原电极作为正或负输出电极并且采用所述至少一个正离子氧化还原电极作为负或正输出电极。