[发明专利]中性水相体系液流电池系统

权利要求书

1.一种中性水相体系液流电池系统，其特征在于，包括：

两个电解液储液库，两个所述电解液储液库间隔开相对设置，所述电解液储液库为盐矿开采后形成的具有物理溶腔的盐穴，所述溶腔内储存有电解液，所述电解液包括正极活性物质、负极活性物质和支持电解质，所述正极活性物质为溴盐类化合物；所述负极活性物质为联吡啶类化合物；所述正极活性物质和所述负极活性物质以本体形式直接溶解或分散在以水为溶剂的体系中且分别存储于两个所述盐穴中，所述支持电解质溶解于所述体系中；

液流电池堆，所述液流电池堆分别与两个所述电解液储液库连通；

所述液流电池堆包括：

电解池槽体，所述电解池槽体内充入所述电解液；

两个极板，两个所述极板相对设置；

电池隔膜，所述电池隔膜位于所述电解池槽体内，所述电池隔膜将所述电解池槽体分隔为与一所述电解液储液库连通的正极区和与另一所述电解液储液库连通的负极区，一所述极板设于所述正极区，另一所述极板设于所述负极区，所述正极区内具有包括所述正极活性物质的正极电解液，所述负极区内具有包括所述负极活性物质的负极电解液，所述电池隔膜能够供所述支持电解质穿透，阻止所述正极活性物质和所述负极活性物质穿透；

集流体，所述集流体将所述液流电池堆活性物质产生的电流汇集并传导；

循环管路，所述循环管路将一所述电解液储液库内的电解液输入或输出所述正极区，所述循环管路将另一所述电解液储液库内的电解液输入或输出所述负极区；

循环泵，所述循环泵设于所述循环管路，通过所述循环泵使所述电解液循环流动供给；

所述溴盐类化合物为NaBr、KBr、NH₄Br、HBr化合物中的一种；

所述联吡啶类化合物由4,4’-联吡啶与溴代烷烃反应得到，其化学反应式如式(A)所示：

其中，取代基R₁、R₂为H、OH、OMe、OEt、CHO、NH₂、N(Me)₂、N(Et)₂、F、Cl、Br、CN、NO₂、COOH、SO₃H或接枝高分子类化合物中的一种；n代表烷基链的长短；

n为1～16中的一种，所述联吡啶类化合物的分子为对称或不对称结构；

所述正极活性物质的浓度为0.1mol·L^-1～3.0mol·L^-1，所述负极活性物质的浓度为0.1mol·L^-1～4.0mol·L^-1；

所述电解液储液库为压力为0.1MPa～0.5MPa的加压密封容器；

所述电解液储液库内通入惰性气体进行保护；

所述惰性气体为氮气或氩气。

2.根据权利要求1所述的中性水相体系液流电池系统，其特征在于，所述电池隔膜为阴离子交换膜、阳离子交换膜或者是孔径为10nm～300nm的聚合物多孔膜。

3.根据权利要求1所述的中性水相体系液流电池系统，其特征在于，所述支持电解质为NaCl盐溶液、KCl盐溶液、Na₂SO₄盐溶液、K₂SO₄盐溶液、MgCl₂盐溶液、MgSO₄盐溶液、CaCl₂盐溶液、NH₄Cl盐溶液中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的中性水相体系液流电池系统，其特征在于，所述支持电解质的摩尔浓度为0.1mol·L^-1～8.0mol·L^-1。

5.根据权利要求4所述的中性水相体系液流电池系统，其特征在于，所述电解液还包括添加剂，所述添加剂溶解于用于在充放电过程中维持生成溴素的稳定。

6.根据权利要求5所述的中性水相体系液流电池系统，其特征在于，所述添加剂为1-甲基-1-乙基溴化吡咯烷、四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵中至少一种。