[发明专利]一种以钒的化合物为活性物质的光电化学液流储能电池

摘要

本发明提供一种以钒的化合物为电活性物质的光电化学储能电池，所述电池充电时，利用光电化学反应（Photoelectrochemical Reaction）实现光能转化为化学能，并储存于电池电解液的活性物质中；电池放电时，则发生电化学反应，实现化学能转化为电能。本发明将光电化学电池与液流电池进行耦合，克服了太阳能电池无法实现电能储存的不足，实现了太阳能的原位转化、储存及可控利用，系统结构简单，成本低廉，易于小型化；可以规模化放大，适用不同规模的太阳能‑储能‑发电过程。

主权项

1.一种以钒的化合物为电活性物质的光电化学储能电池，其特征在于：所述光电化学储能电池充电时，利用半导体光电催化反应驱动非自发的物种变化过程，实现光能转化为化学能，并储存于电池的活性物质中；充电过程中半导体不仅收集光子产生载流子，同时光生载流子在半导体表面参与活性物质的氧化还原反应；电池放电时，则发生电化学反应，实现化学能转化为电能；半导体需满足热力学要求，n型半导体价带顶能级要比正极活性物质的氧化还原电势更正，p型半导体导带底能级要比负极活性物质的氧化还原电势更负；充电时过程中所使用的半导体为n型半导体、p型半导体中的一种或者两种；n型半导体为WO3、TiO2、BiVO4、BaTiO3、n-MoSe，p型半导体为p-InP、p-Si、p-CuInS2、p-GaP；电池的对电极为电化学惰性的导电材料，导电材料为碳素类材料；电池的活性物质存在于电池的电解液中，于电池的正、负极腔室内均填充有电解液，电解液的填充包括下述四种情形任意之一：(1).正极腔室内填充有以VO2+、VO2+中的一种或者两种为活性物质的电解液，且充电的初始状态电解液中存在活性物质VO2+；负极腔室内填充有以VO2+、V3+中的一种或者两种为活性物质的电解液，且充电的初始状态电解液中存在活性物质VO2+；或者负极腔室内填充有以V3+、V2+中的一种或者两种为活性物质的电解液，且充电的初始状态电解液中存在活性物质V3+；或者(2).正极腔室内填充有以VO2+、V3+中的一种或者两种为活性物质的电解液，且充电的初始状态电解液中存在活性物质V3+；负极腔室内填充有以V3+、V2+中的一种或者两种为活性物质的电解液，且充电的初始状态电解液中存在活性物质V3+；或者(3).正极腔室内填充有以VO2+、VO2+中的一种或者两种为活性物质的电解液，且充电的初始状态电解液中存在活性物质VO2+；负极腔室内填充有Fe3+、Fe2+中的一种或者两种为活性物质的电解液，且充电的初始状态电解液中存在活性物质Fe3+；或者(4).负极腔室内填充有以VO2+、V3+中的一种或者两种为活性物质的电解液，且充电的初始状态电解液中存在活性物质VO2+；正极腔室内填充有Fe3+、Fe2+中的一种或者两种为活性物质的电解液，且充电的初始状态电解液中存在活性物质Fe2+；或者正极腔室内填充有Mn3+、Mn2+中的一种或者两种为活性物质的电解液，且充电的初始状态电解液中存在活性物质Mn2+；或者正极腔室内填充有Ce4+、Ce3+中的一种或者两种为活性物质的电解液，且充电的初始状态电解液中存在活性物质Ce3+。