[发明专利]液流电池系统

说明书

根据本公开的实施例，一种氧化还原液流电池(RFB)可以包括壳体、设置在壳体中的电解液存储罐组件、电化学单体和电解液循环系统，其中电解液存储罐组件的至少一部分由壳体支撑，该电解液循环系统被配置用于电解液存储罐组件和电化学单体之间的流体连通。在一些实施例中，电解液存储罐组件的至少一部分在电解液存储罐组件的外表面和壳体的内表面之间限定了罐组件热传递系统。在其它实施例中，电解液循环系统中的泵组件能够在第一位置和第二位置之间移动。在其它实施例中，气体管理系统包括与阴极电解液顶部空间和阳极电解液流体连通的第一气体交换装置。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年12月19日提交的美国临时申请No. 62/607842的权益，该申请的公开内容通过引用全部明确并入本文。

背景技术

对燃烧化石燃料造成的环境后果的担忧导致从诸如太阳能和风能的来源产生的可再生能量的越来越多的使用。然而，这种可再生能量源的间歇性和变化的性质使得很难将这些能量源完全整合到现有的电网和配电网络中。该问题的解决方案是采用大规模电能存储(EES)系统。这些系统被广泛认为是提高源自太阳能或风能源的可再生能量的可靠性、电能质量和经济性的有效方法。

除了促进可再生风能和太阳能的整合，大规模EES系统还可能为电网管理提供额外价值的潜力，例如：大容量电力系统层面的资源和市场服务，诸如频率调节、旋转备用、快速爬坡能力、黑启动能力以及化石燃料调峰系统的替代方案；通过增加现有资产的能力和推迟电网升级投资来支持传输和输送；微电网支持；以及削峰填谷和电力转移。

最有前途的大规模EES技术之一是氧化还原液流电池(RFB)。RFB是一种特殊的电化学系统，它可以反复存储兆瓦时(MWh)的电能和将其转化为化学能，并在需要时将化学能转化回电能。RFB非常适合能量存储，因为它们能够容许波动的功率供应、承受最大速率的重复的充电/放电循环、在任何荷电状态下启动充电/放电循环、独立设计给定系统的储能容量和功率、提供长的循环寿命以及安全操作，而不存在某些其它设计中固有的火灾危险。

简而言之，RFB电化学单体是一种既能从化学反应中获得电能，又能通过引入电能促进化学反应的装置。一般来说，电化学单体包括两个半单体，每个半单体都具有电解液。两个半单体可以使用相同的电解液，或者它们可以使用不同的电解液。随着电能的引入，来自一个半单体的物质向其电极失去电子(氧化)，而来自另一个半单体的物质从其电极获得电子(还原)。

在公共外壳内串联电连接在一起的多个RFB电化学单体通常被称为电化学“堆”。电连接在一起的多个堆通常被称为“串”。电连接在一起的多个串通常被称为“站点”。

常见的RFB电化学单体配置包括由离子交换膜或其它隔板分隔的两个相对电极，以及两种循环电解液溶液，称为“阳极电解液”和“阴极电解液”。当液体电解液开始流过单体时，在电极处立即发生电能和化学势之间的能量转换。

为了满足具有快速、可扩展和低成本部署的高效、灵活、坚固、紧凑和可靠的大规模ESS系统的工业需求，需要改进的RFB系统。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在标识要求保护的主题的关键特征，也不旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。

根据本公开的一个实施例，提供了一种氧化还原液流电池(RFB)。氧化还原液流电池(RFB)包括：壳体；电解液存储罐组件，其设置在壳体中，其中电解液存储罐组件的至少一部分由壳体支撑，并且其中电解液存储罐组件的至少一部分在电解液存储罐组件的外表面和壳体的内表面之间限定了罐组件热传递系统；电化学单体；以及电解液循环系统，其被配置用于电解液存储罐组件和电化学单体之间的流体连通。