[发明专利]基于CrIII/CrVI氧化还原电对的高功率氧化还原液流电池及其介导的再生

摘要

本发明描述了在可逆地将电力储存为化学能的氧化还原液流电池(RFB，也被称为可逆燃料电池)中与各种燃料(阳极电解液)一起使用的基于重铬酸盐(作为Cr2O72–的CrVI)的高功率、高能量的氧化剂(阴极电解液)化学。Cr2O72–至Cr3+的还原(放电)在所有研究的固态电催化剂中是固有地不可逆的，这在历史上限制了将Cr2O72–用于一次(不可充电)电池如格伦尼特氏电池。描述的本发明通过使用可逆的氧化还原电对，此后称为电子介体，将电子非均匀地供给于阴极电催化剂并均匀地接受来自Cr3+的电子以再生Cr2O72–而克服了这种限制。使用这种能量和功率密集化学过程的RFB适用于可再生电力的电网级存储到消费类电子产品范围内的低成本能量存储应用。

主权项

一种包含电化学电池的可再充电氧化还原液流电池，所述电化学电池包括：至少一个正半电池中的正电极和负半电池中的负电极，两个半电池之间的离子传导膜，其中所述膜设计用于双酸性阳极电解液和阴极电解液，或设计用于酸性阳极电解液和碱性阴极电解液；至少两个用于阴极电解液和阳极电解液的储罐，一个或多个分别通过阴极半电池和阳极半电池循环储存的阴极电解液和阳极电解液的泵，以及至少一种阳极电解液和至少一种阴极电解液；其中，所述阳极电解液包含至少一种能够可逆氧化的燃料，至少一种用于导电性的电解质和至少一种溶剂；并且所述阴极电解液包含CrIII/CrVI氧化还原电对，至少一种用于导电性的电解质，至少一种溶剂和至少一种电化学可逆的电子介体；并且进一步地其中所述电子介体能够使用溶液中的EC催化机制将CrIII均匀氧化成CrVI。