由可調節電池面積的堆疊電池組件組成的多電壓分接頭的氧化還原液流電池組制造技術

一種氧化還原液流電池組包括多個電串聯在電池組的兩端端子之間、由都具有一定有效面積且可以壓濾排列堆疊的元件組成的電池。正極和負極電解質溶液并行和／或級聯地分別流過電池的正極電解液流動隔室和負極電解液流動隔室。電池是包括單極電極的可壓濾堆疊多隔室電池組件，每個組件由被奇整數ｎ個永久電離隔膜分離器分隔的交替地所述正極電解質溶液和所述負極電解質溶液的某偶整數ｎ＋１個流動隔室組成，并且流動隔室交替地容納正和負電極。氧化還原液流電池組具有所述電極的外部凸出接頭形式的多個中間電壓分接頭。用于共同地連接組成電池組件的可選數目正或負電極的電池面積分部化開關被控制。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
?由可調節電池面積的堆疊電池組件組成的多電壓分接頭的氧化還原液流電池組
本專利技術涉及基于氧化還原液流電池組存儲和/或轉換能量的系統。
技術介紹
蓄電池組，特別是氧化還原液流電池組經常在可再生能源的開采、負載均衡以及電能的產生和分配網絡中使用。蓄電池組的使用在沒有連接到任何配電網格的“獨立”光生伏打(太陽能電池)板系統中是必需的。與其他類型的蓄電池組相比較，氧化還原液流電池組為這些類型的應用提供許多優點。在氧化還原液流電池組中，全釩電池組，也就是在負極電解液以及正極電解液中使用釩-釩氧化還原電對的電池組，特別有利。使用釩氧化還原液流電池組的蓄能電站的性能在DaiichiKaisuda和Tetsuo?Sasaki?IEEE?2000的論文“Evaluation?of?controlmaintaining?electrical?power?quality?by?use?of?rechargeable?batterysystem(使用可再充電的電池系統維持電力質量的控制評估)”中報告和分析。關于氧化還原液流電池組特別是關于釩氧化還原液流電池組存在大量文獻。因此，這種電池組相對于其他類型電池組的特性和優點的詳細描述似乎對于充分描述本專利技術是不必要的。在氧化還原液流電池組的許多優點中，值得注意的是以不同的充電電壓充電，盡管它們的適應性強。為了實現這一點，沿著構成電池組的電串聯單元電池鏈的中間電壓分接頭可以使用。依賴于可用電源的電壓，用于將適當數目的電池連接到再充電電壓電源的最適當的-->分接頭被選擇。這是可能的，因為不像其他類型的蓄電池組，氧化還原液流電池系統將能量存儲在循環通過電池并且存儲在相隔箱中、包含氧化還原電對的電解質溶液(簡要地電解液)中。電池組專有地代表電能轉換成化學能反之亦然，并且電池的電極在充電和放電過程期間不經受任何化學變化的電化設備。在可再生能量系統中，通常存在可變特性的情況，這可能影響轉換過程和最后的能量存儲。在風力發電機的情況下，存在提供供給到電力負載的電能的恒定特性的問題。在使用DC發電機(直流發電機)的情況下，產生的電壓隨著旋轉速度而變化，并且每個風力發電機經常提供有機械裝置以增加風力情況的有效范圍。在交流發電機用來產生AC電壓的情況下，速度變化引起產生的AC電壓的頻率變化，并且整流器DC-DC變換器和逆變器可能是必需的。如果必須將電能存儲在電池組中，電池充電器必須連接到交流發電機。類似的問題也在水電發電站中遭遇。當關注到本地電源的互連時，現場產生的電力必須與配電網具有相同的電壓和頻率。這適用于例如從可再生能源產生的電力僅部分地滿足本地能量需求，并且差通過從電力公共事業網中吸收電力來補充，或者在有利的天氣期間，電力超過需求并且超出量供給到配電網中的所有那些應用。在這些發電站中氧化還原電池組用于能量存儲的使用中，到配電網的互連可以顯著增加自然可再生能源的開采，允許即使在不會產生由本地電力負載所需的標準電壓和頻率特性或者允許超出電力到配電網的上載(為了獲得能量信用)的次優情況下電力的產生。清楚地，開采具有不可預知特性的可再生能源的這些發電站的設計暗示著有用條件范圍的識別。在該基礎上，整流器，DC-DC變換器，變壓器，逆變器，機械傳動比轉換器等為允許更長時期并且以相對于投資的經濟便利的水平開采可再生能源所需要。如已經陳述的，蓄電池組的使用是增強開采的必要條件。-->在許多情況下，這些輔助設備和配件的成本可能勝過發電機和/或最后蓄電池組的成本。而且，這些設備的低效率值可能嚴重地降低整個可再生能源發電站的總體效率值。通常，配電網，從而電力機械和設備，使用AC電壓工作，因為使用簡單的靜電起電器例如電力變壓器更改相對容易。這也強迫了標準(50或60Hz)電源頻率(AC)的建立，并且常見家用的所有電機和設備通常以該固定電源頻率設計和/或工作。相反地，電池組典型地存儲和輸送DC電源。這兩種系統之間的連接問題是明顯的并且通常通過在一側使用電池充電器而在另一側使用逆變器來解決。這些輔助設備顯著降低能量轉換過程(電池組充電和放電過程)的總體效率。技術進步的一個重要領域是關于下述的技術問題的解決，即AC電源的產生和/或分配的電力系統和/或使用氧化還原液流電池組以將能量有效地存儲在電池組中的電力的存儲和連續釋放的電力系統的連接，不管電源在電壓和/或頻率方面的電氣特性。在先PCT專利發表WO?03/007464號公開一種基于氧化還原液流電池組的混合無電感器或無變壓器的逆變器系統，該電池組提供有沿著用在電池組兩端端子之間電串聯的單元電池組成電池組的單元電池堆以間隔建立的許多中間電壓分接頭。輸出AC波形通過以期望頻率在輸出線上順序且循環地切換中間電壓分接頭來重建。在先PCT專利申請PCT/IT02/00653號公開一種通過功能上切換DC電源或已整流AC波形輸出到適當中間電壓分接頭以便以適當的充電條件充電包括在電路中的單元電池，來從任何DC或AC電源有效地充電氧化還原液流電池組的方法和相關結構，該電池組提供有沿著組成電池組、在電池組的兩端端子之間電串聯的單元電池堆而建立的一列中間電壓分接頭。該文獻也公開一種基于相同多電壓分接頭氧化還原液流電池組的電池充電器與逆變器的完全混合系統，其能夠將來自具有任何頻率-->的任何DC或AC電源的電能轉換成可以指定AC電壓和頻率輸送到電力負載的電能。這種系統理想地適用于開采可再生能源的發電站。在先PCT專利發表WO?99/39397號公開一種由電串聯的多個單元電池組成、雙極型壓濾電解裝置形式的氧化還原液流電池組，其實現包含氧化還原電對的正極和負極電解質溶液從堆一端的第一個電池到堆另一端的最后一個電池的級聯流動，從而阻止旁路(寄生)電流以及導電元件(電極)表面上相關點蝕及腐蝕問題的臨界條件。正極和負極電解質溶液(電解液)的級聯流動由通孔和槽的適當配合來實現，該通孔和槽通常在一般由模制塑料材料(基本上不導電材料)制成的可堆疊元件框架部分中形成，當組成堆的各種元件以所謂壓濾排列裝配時，其形成用于電解質溶液循環的電池組的內部管道。另一方面，氧化還原液流電池組操作員眾所周知，電壓傾向于基本上作為兩個變量的函數而變化，也就是：在電池組的電池中循環的電解質溶液以及電力負載的電荷狀態(流過電池組的電流)。雖然電池組電壓因正極和負極電解質溶液的電荷狀態的變化相對小并且可以容易地控制，電壓因電力負載的變化可能相當大。在電池系統放電階段中因電解液電荷狀態的變化而引起的電壓變化可以容易地通過因此調節通過電池組的電解液從充電電解質溶液的儲液器到消耗電解質溶液回收到其中的儲液器的泵送速率以自動方式校正。在充電和放電階段中因電流變化而引起的電池組電壓(或最顯著地內電壓降)的變化取決于因組成電池組的氧化還原液流電池的內電阻參數，電池組電壓隨著電力負載或充電電流的變化而變化的事實。通過檢查單元電池級別的問題，空負載時電池電壓等于作為電池隔室中電解液電荷狀態函數的斷路電壓。十足額定負載時電壓因電池的不可忽略內電阻而比斷路電壓低得多。在全釩氧化還原液流電池的情況下，通過例如將電池電壓等于其斷路電壓80％的負載定義為-->十足額定負載，(大約50％的電荷狀態將對應于大約1.2V(放電階段期間)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氧化還原液流電池組，包括在電池組兩端端子之間電串聯并且由都具有一定有效面積且可以壓濾排列堆疊的元件組成的多個電池，以及位于所述兩端端子之間的多個可外部連接的中間電壓分接頭，正極和負極電解質溶液并行和／或級聯地分別流過所述電池的正極電解液流動隔室和負極電解液流動隔室，其特征在于所述堆疊壓濾電池組裝配的所述各電池中至少一個具有等于由所述可堆疊元件尺寸所限定的所述一定有效面積的整數倍的電池面積。

【技術特征摘要】
1.一種氧化還原液流電池組，包括在電池組兩端端子之間電串聯并且由都具有一定有效面積且可以壓濾排列堆疊的元件組成的多個電池，以及位于所述兩端端子之間的多個可外部連接的中間電壓分接頭，正極和負極電解質溶液并行和/或級聯地分別流過所述電池的正極電解液流動隔室和負極電解液流動隔室，其特征在于所述堆疊壓濾電池組裝配的所述各電池中至少一個具有等于由所述可堆疊元件尺寸所限定的所述一定有效面積的整數倍的電池面積。2.根據權利要求1的氧化還原液流電池組，其中具有不同面積的所述電池是可壓濾堆疊的多隔室單極電池組件，每個由某偶整數n+1個交替地用于所述正極電解質溶液和用于所述負極電解質溶液的流動隔室組成，它們被某奇整數n個永久電離隔膜分離器所分隔，并且流動隔室交替地容納正和負電極。3.根據權利要求2的氧化還原液流電池組，其特征在于包括多個中間電壓分接頭，所述分接頭中一個與所述多隔室單極電池組件中的一個的至少一個端電極重合。4.根據權利要求2的氧化還原液流電池組，其特征在于所述多隔室單極電池組件的每個使用包括導電基板、具有第一極性的至少一個兩面復合電極，在其相對面上布置有多孔流體可滲透三維電極墊，多孔流體可滲透三維電極墊在至少多個點上接觸所述永久電離隔膜，所述永久電離隔膜將包含所述兩面電極的流動隔室與包含具有第二或相反極性的電極的流動隔室相分隔。5.根據權利要求2的氧化還原液流電池組，其特征在于所述電-->池組裝配的所述可壓濾堆疊多隔室單極電池組件中的兩個的背對背并置端電極構成將一個單極電池組件...

【專利技術屬性】
技術研發人員：安德里亞佐克奇，克里薩達卡姆帕納特桑雅科恩，普拉斯多M斯帕澤安特，
申請(專利權)人：斯奎勒爾控股有限公司，
類型：發明
國別省市：KY[開曼群島]