專利名稱：流化床電極系統以及高容量功率存儲和使用這些系統的水處理方法
技術領域：
本發明使用電化學離子吸收(充電)和離子解吸(放電)的原理，并涉及連續流電極系統、高容量能量存儲系統和使用這些系統的水處理方法，其中處于漿體相的電極材料和電解質以連續方式在形成在電極上的細流通道結構中同時流動，以便在其中存儲高容量電能。更具體地，本發明涉及連續流電極系統、能量存儲系統以及水處理方法，其中電極活性材料連續地以漿體相流動，由此不用擴大或層疊電極以用于高容量的情況下而容易地獲得高容量。
背景技術：
近年來，世界上許多國家已大力致力于研發清潔的可替代能源以及存儲能量的技術，以便解決與空氣污染和/或全球變暖有關的問題。特別地，電能存儲技術包括例如高容量功率存儲系統用于存儲由大量可替代能源、不同種類的移動裝置產生的電能，用于未來的電動汽車的小尺寸但高能量的功率存儲系統以減少大氣污染等，這些是作為未來綠色產業的基礎的關鍵點。大部分這樣的用于功率存儲的未來技術是基于離子吸收(充電)和解吸(放電)的原理使用，諸如鋰離子電池或超級電容器，因此世界上所有國家都繼續致力于有意義的研發以通過改善材料和部件的充電-放電特征實現高效率的致密化和容量擴展。同時，以上描述的同樣原理最近也被用于水處理應用，包括處理凈化水或廢水、海水淡化等，由此與現有的蒸發或逆滲透(RO)相比非常節能的處理水的方法，S卩，現在正在開發的電容去離子(⑶I)處理。
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對于使用如上描述的同樣原理的功率存儲和水處理系統，最顯著的問題是高設備成本以及電容擴展的效率降低。換句話說，由于用于按比例增加的電極面積的增加，由此引起的電極中的電場分布的不規則性、涂覆在集電體上的膜電極中有限量的活性材料、在涂覆過程中活性材料和電解質之間由粘合劑導致的接觸面積的降低以及充電-放電效率的惡化等等，必須層疊大量的單元電池，以便引起高設備成本，且特別地，電容去離子(CDI)處理遇到由于堆疊流(stack flow)中水(電解質)壓力損失而引起的增加操作成本的問題。
發明內容
技術問題因此，本發明的一個目的是提供一種連續流電極系統，其具有擴展的容量而不需要層疊或增加向其施加容量擴展的電極區域。本發明的另一個目的是提供一種有效和經濟的高容量能量存儲系統。而且，本發明的另一個目的是提供一種水處理方法，其使得具有低能源成本的水處理成為可能。技術方案本發明的方面I旨在一種連續流電極系統，包括:含有可流動陽極活性材料的流陽極；含有可流動陰極活性材料的流陰極；以及電解質。根據方面I的連續流電極系統，該陽極活性材料和陰極活性材料連續流動，由此被連續地提供給系統，因此容量可被容易地擴展，而不需要層疊和/或增加電極區域。根據本發明的方面2，在本發明的方面I的連續流電極系統，陽極包括陽極集電體；陽極隔離層；形成在陽極集電體和陽極隔離層之間陽極流通道；以及流過陽極流通道的陽極活性材料，且陰極包括陰極集電體；陰極分離層；形成在陰極集電體和陰極分離層之間的陰極流通道；以及流過陰極流通道的陰極活性材料，其中所述電解質流過在陽極分離層和陰極分離層之間形成的作為電解質流通道的絕緣間隔物。根據方面2的連續的流電極系統，由陽極活性材料和電解質之間或陰極活性材料和電解質之間的離子交換執行離子吸附(充電)和/或解吸(放電)，以便存儲和/或產生能量。根據本發明的方面3，在本發明的方面2的連續流電極系統中，陽極分離層是微孔絕緣分離膜或陰離子交換(導電)膜，且陰極分離層是微孔絕緣分離膜或陽離子交換(導電)膜。根據方面3的連續流電極系統，通過微孔絕緣分離膜或陰離子交換膜，離子可從活性材料被轉移或交換到電解質，由此存儲和/或產生能量。根據本發明的方面4，在本發明的方面2的連續流電極系統中，陽極活性材料或陰極活性材料與電解質混合以形成漿體相的活性材料。根據方面4的連續流電極系統，容易控制流動速率并恒定且連續地提供活性材料給單元連續流電極系統，由此恒定地存儲和/或產生能量。根據本發明的方面5，在本發明的方面2的連續流電極系統中，陽極活性材料或陰極活性材料包括同樣的材料。根據方面5的連續流電極系統，陽極和陰極活性材料都僅使用一個裝置而存儲和提供，由此減少存儲和管理上述活性材料引起的不便，并降低用于提供各裝置的花費。根據本發明的方面6，在本發明的方面2的連續流電極系統中，分離層是微孔絕緣分離膜，且陽極活性材料或陰極活性材料是微囊化的(micro-capsulated)。根據方面6的連續流電極系統，微囊化的電極活性材料允許與電解質的接觸面積增加，由此改善反應性。根據本發明的方面7，電解質的流向與流陽極的陽極活性材料和流陰極的陰極活性材料的流向都相反，其中這兩個活性材料以相同方向流動。基于上述技術配置，可設計各種形式的連續流電極系統。根據本發明的方面8，流陽極的陽極活性材料具有與流陰極的陰極活性材料不同的流動速率，以提供不對稱的電極。即，由于它們具有彼此不同的流動速率，流動速率的絕對值可不同，或流向可彼此相反。因此，有可能設計各種形式的連續流電極系統。根據本發明的方面9，系統沒有分離層。因此，系統具有簡單結構。但是，為了防止陽極活性材料和陰極活性材料的混合，陽極活性材料或陰極活性材料是微囊化的。根據本發明的方面10，在方面I到9中的任一個中的連續流電極系統中，連續流電極系統是二次電極或電雙層電容器(EDLO0根據方面10的連續流電極系統，根據其目的，系統可以各種形式被使用。
本發明的方面11涉及一種高容量能量存儲系統，包括:根據方面I到9的任一個的連續流電極系統；饋送裝置，分別提供陽極活性材料、陰極活性材料和電解質；電源，向連續流電極系統提供功率；轉換開關，控制在電源中出現的電勢差；以及存儲罐，用于存儲陽極活性材料、陰極活性材料和電解質中的每一種。根據方面11的能量存儲系統，陽極活性材料、陰極活性材料和電解質不被存儲在連續流電極系統中，而是被存儲在單獨提供的額外存儲罐中，并被提供給系統，可存儲高容量的能量，而不要求擴展或層疊電極區域。因此，可容易地執行用于不同容量的按比例增力口，且制造和操作的花費被顯著降低，由此上述系統可被有用地用于未來的能源產業。根據本發明的方面12，在方面11的高容量能量存儲系統中，系統還包括連接到轉換開關的電阻器。根據方面12的高容量能量存儲系統，轉換開關從電源被轉換到電阻器，允許存儲在存儲罐中的尚子吸收(充電的)功率被輸出。根據本發明的方面13，在方面11的高容量能量存儲系統中，饋送裝置包括饋送罐和饋送泵，以分別提供陽極活性材料、陰極活性材料和電解質。根據方面13的高容量能量存儲系統，饋送罐可獨立于連續流電極系統而被單獨提供，由此不考慮連續的流電極系統的尺寸而以降低的成本實現容量擴展。根據本發明的方面14，在方面13的高容量能量存儲系統中，單個饋送罐被用作陽極活性材料饋送罐，以提供陽極活性材料，且同時作為陰極活性材料饋送罐以提供陰極活性材料。根據方面14的高容量能量存儲系統，當陽極活性材料與陰極活性材料相同時，僅使用單個饋送罐就可充分提供活性材料，由此降低了設備成本。根據本發明的方面15，在方面13的高容量能量存儲系統中，提供了兩個連續流電極系統，其中連續流電極系統一部分被用作充電設備而剩余部分被用作放電設備，從能量存儲設備流出以用于放電的陽極活性材料和陰極活性材料再次被分別循環到陽極活性材料饋送罐和陰極活性材料饋送罐。根據方面15的高容量能量存儲系統，充電/放電可被連續和同時進行，且不必要額外提供陽極活性材料饋送罐和陰極活性材料饋送罐，由此降低設備成本。根據本發明的方面16，在方面8的高容量能量存儲系統中，存儲罐是電絕緣存儲容器。根據方面16的高容量存儲系統，存儲在存儲罐中的功率被穩定地保持，而沒有泄露。根據本發明的方面17，在方面13的高容量能量存儲系統中，電解質包括海水或工業廢水。根據方面17的高容量能量存儲系統，由于海水和廢水被用作電解質，可降低花費且以上系統可被用于海水的淡化和廢水的凈化。本發明的方面18涉及一種使用根據方面10的高容量能量存儲系統的利用電容消電的水處理方法。使用方面18的水處理方法，可用降低的設備成本和操作成本執行大規模的水處理。
本發明的方面19是一種使用根據方面7的高容量能量存儲系統的利用電容消電的海水淡化的方法。根據方面19的海水淡化方法，可用減少的設備成本和操作成本來執行大規模海水淡化。本發明的方面20旨在一種使用根據方面7的高容量能量存儲系統的利用電容消電的廢水凈化方法，其中電解質包括工業廢水。根據方面20的廢水凈化方法，可用減少的設備成本和操作成本執行大規模的廢水凈化。有益作用與涂覆在現有的集電體上的固定相活性材料電極相反，具有幾十納米到幾十微米的尺寸、且與集電體分離的微細電極活性材料連續地以與電解質混合的漿體相流動，因此僅使用絕緣的存儲容器以及具有微細流通道結構的單元電池(unit cel I)可容易地達到高容量，這樣的能量存儲和CDI消電離裝置可針對不同容量而容易并合適地按比例增加，使得用于制造并操作裝置的花費顯著降低。
圖1是示出根據本發明實施例的連續流電極系統的示意圖。圖2是示出根據本發明實施例的含有電極材料的微囊的橫截面圖。圖3是示出根據本發明實施例的高容量電極系統的示意圖。圖4是示出根據本發明`另一個實施例的連續流電極系統的示意圖。圖5是示出根據本發明又一個實施例的連續流電極系統的示意圖。
具體實施例方式以下將詳細描述本發明。但是，給出以下描述是為了更詳細地解釋本發明，其設計可被本領域技術人員適當地改變或修改。根據本發明的一個實施例，連續流電極系統包括含有流動陽極活性材料的流陽極；含有流動陰極活性材料的流陰極；以及流動電解質。陽極活性材料、陰極活性材料和電解質可包括在典型的連續流電極系統(即，電池或蓄電池)中使用的任一個，其可被本領域技術人員根據使用其的目的和/或情況而適當選擇。根據本發明的一個實施例，陽極活性材料和陰極活性材料可包括不同的材料，或相反地，包括相同的材料。根據本發明的一個實施例，諸如陽極活性材料和/或陰極活性材料的電極材料可包括多孔碳(活性碳、碳氣溶膠、碳納米管等)、石墨粉、金屬氧化物粉等，其可與電解質混合以便以流化狀態被使用。根據本發明的一個實施例，電解質包括水溶性電解質，諸如NaCl、H2S04、HCl、Na0H、1(0!1、似2勵3等，以及有機電解質，諸如碳酸丙烯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、四氫呋喃(THF)等。根據本發明的一個實施例，電極活性材料單獨流動，而電解質可以是固體或固定相的電解質。
根據本發明的一個實施例，陽極包括陽極集電體；陽極分離層；形成在陽極集電體和陽極分離層之間的陽極流通道；以及流過陽極流通道的陽極活性材料，以及陰極包括陰極集電體；陰極分離層；形成在陰極集電體和陰極分離層之間的陰極流通道；以及流過陰極流通道的陰極活性材料，其中電解質流過形成在陽極分離層和陰極分離層之間的流通道。電極集電體和電極分離層可包括在傳統的連續流電極系統(電池、蓄電池等)中使用的任一個，其可被本領域技術根據使用其的目標和情況而合適地選擇或采用。陽極流通道或陰極流通道的寬度可以以等于或小于傳統連續流電極系統中的電極集電體和分離層之間的空間的尺寸來形成。由于電極活性材料是傳統上固定的，其引起以下問題，即，當試圖獲取充電/放電所要求的活性材料的所需的容量時，連續流電極系統的尺寸增加，由此限制了電極集電體和分離層之間的空間。另一方面，根據本發明，由于電極活性材料可被連續提供，可根據目的、可使用的電解質的活性材料等而自由地執行設計改變和/或修改而沒有限制。根據本發明的一個實施例，在此使用的流通道的寬度和高度可從幾十微米到幾毫米不等。類似地，絕緣間隔物的寬度可被適當改變，而不受由連續流電極系統的尺寸引起的限制，因為電解質可被連續提供。但是為了增加充電/放電效率，電解質和活性材料的速度可彼此不同，或相反地，活性材料和絕緣間隔物之間的寬度比可被限制。根據本發明的一個實施例，陽極分離層可以是微孔絕緣分離膜或陰離子交換(導電)膜，而陰極分離層可以是微孔絕緣分離膜或陽離子交換(導電)膜。分離層被用作電和物理隔離，且微孔絕緣分離膜僅允許離子轉移，而離子交換(導電)膜可選擇地傳輸陽離子或陰離子。此外，根據本發明的一個實施例，陽極活性材料或陰極活性材料可包括漿體相的活性材料，其包括與電解質混合的陽極活性材料或陰極活性材料。同時，根據本發明的另一個實施例，電解質可以相反方向流到陽極活性材料和陰極活性材料。因此，有可能構造各種形式的連續流電極系統。而且，采用陽極中的陽極活性材料和陰極中的陰極活性材料的不同流動速率可能引起陽極活性材料和陰極活性材料分別與電解質的不同反應時間。由此，各種設計修改是可能的。以下將參考附圖詳細描述本發明的優選實施例。圖1是示出根據本發明的一個實施例的連續流電極系統的示意圖。參考圖1，該系統包括:包括陽極集電體11、陽極分離層13和流過在陽極集電體11和陽極分離層13之間形成的陽極流通道14的陽極活性材料12的陽極10 ;包括陰極集電體21、陰極分離層23以及流過在陰極集電體21和陰極分離層23之間形成的陰極流通道24的陰極活性材料22的陰極20 ;以及流過在陽極分離層13和陰極分離層23之間形成的絕緣間隔物34的電解質30。連續流電極系統可以是單元電池，其中兩個或更多個單元電池可被連續排列，且可同時并連續地流動電極材料以及電解質。而且，如圖4所示，有可能使得電解質30的移動方向與陽極活性材料12和陰極活性材料22的相反。參考圖2，電極材料可以是微囊化的，以增加電解質和電極材料之間的接觸面積。更具體地，使用陰離子分離層(致密層，選擇性地使陰離子通過并阻止液體電解質流過)和陽離子分離層(致密層，選擇性地僅使陽離子通過)。但是，如果使用由每個選擇性離子層包封的陰極活性材料(見圖2)，則不需在兩個電極之間提供離子導電致密層。或者，當使用允許電解質以及離子流過的微孔絕緣分離膜時，電解質和包封的電極活性材料粒子之間的接觸面積變大。微囊化的電極包括位于中心的核和圍繞核的周邊的殼，其中殼材料具有交換在電解質中存在的離子的特性。根據本發明的一個實施例，殼材料可包括能交換陽離子的聚合物膜，其含有磺酸基(SO3-)、羧基(COO—)或磷酸基(PO4-)等；或能交換陰離子的聚合物膜，其含有鍵合到其的伯、仲、叔或季銨基。微囊可由固或液相方法制備。特別地，在液相方法中，可形成核/殼結構，例如通過使用表面活性劑的乳化法、聚合單體的聚合法制備殼材料，或同時地或單獨地注射或擠出核和殼的方法，以便形成微囊化電極。由于微囊化電極包括單顆粒或積聚在一起的個別顆粒和圍繞其的殼，其具有優點，即，每單位重量或體積的電極面積大于由所有積聚的顆粒形成的體電極的面積。特別地，如圖5所示，當制造沒有分離層的連續流電極系統60時，可以避免陽極活性材料和陰極活性材料與電解質的直接混合。接下來，參考圖3，根據本發明的一個實施例的能量存儲系統100包括單元電池形式的連續流電極系統I ;陰極活性材料饋送罐2a和饋送泵41，以提供陰極活性材料，其通過混合陰極活性材料22和電解質30而被制備成漿體相；陽極活性材料饋送罐2b和饋送泵42，其提供通過混合陽極活性材料12和電解質30而被制備成漿體相的陽極活性材料；電解質饋送罐5和饋送泵43，提供電解質30 ;電源7，提供直流給連續流電極系統I ;轉換開關9，控制在電源7中存在的電勢差；陰離子存儲罐3，其中存儲有在流過施加有電勢的連續流電極系統I時在其中含有吸收的離子(充電的)的陽極活性材料；陽離子存儲罐4，其中存儲有含有吸收的離子(充電的)的陰極活性材料；以及去離子電解質存儲罐6。能量存儲系統100具有如下的技術功能:當通過轉換開關9將在直流電源7中存在的電勢差，例如從0.5到2.0V，施加到連續流電極系統I時，陽極活性材料12、陰極活性材料22和電解質30以漿體相同時并連續地穿過連續流電極系統I。陽極活性材料12和陰極活性材料22可預先與電解質30混合，然后分別從陰極活性材料饋送罐2a、陽極活性材料饋送管2b和電解質饋送罐5流出，并分別通過饋送泵41、42和43饋送到連續流電極系統I。在該情況下，如果使用的陽極活性材料12和陰極活性材料22彼此相同，替代地僅使用饋送罐2。電解質饋送罐5中的電解質是通過饋送泵44和控制閥門45從海水或污水被提供。如上所述，當陽極活性材料12、陰極活性材料22和電解質30流動而穿過施加了電勢的連續流電極系統I時(沿實線方向)，穿過系統時吸收了離子的(充電的)電極活性材料12和22和沒有離子的電解質30被分別存儲在存儲罐3、4和6中。根據一個實施例，存儲罐優選地是電絕緣存儲罐。對于傳統的固定相的活性材料電極，在離子被充電在電極活性材料中后，進一步的充電是不可能的。因此，為了實現高容量，電極必須具有大面積或若干個電極必須被層疊，由此引起設備制造或操作成本的大幅度增加。但是，根據本發明，可以連續地提供活性材料，并將吸收了離子的活性材料存儲在額外提供的存儲罐中，因此可容易地實現高容量，而不用擴大或層疊連續流電極系統I。而且，由于可提供連續的流電極系統I (如要求)，因此適于各種容量的按比例增加可被容易地執行。同時，一種輸出(施加)每個存儲罐中存儲的電極活性材料的離子吸收(充電的)功率的方法可以與離子吸收(充電)過程相反，包括:關掉直流電源7 ;轉換轉換開關9以將電源連接到電阻器8并同時以相反的順序把存儲在存儲罐3、4和6中的陽極活性材料、陰極活性材料和電解質流過連續流電極系統I中(以虛線方向)，由此在穿過連續流電極系統I時進行離子解吸(放電))。在這方面，如果要求長時間地同時并連續地執行充電和放電，可提供兩個或更多個連續流電極系統I以構造最終系統。其中，系統的一部分可用作充電裝置，而剩余部分可用作放電裝置。這里，不要求額外提供存儲罐3和4給陽極活性材料12和陰極活性材料22，在連續流電極系統I中的用于放電的吸收離子(充電)電極活性材料可直接朝著饋送罐2b和2a被循環，而不穿過上述存儲罐。更具體地，用于放電的額外安裝的連續流電極系統I可包括具有離子導電特性的分離層，或使用微囊化的電極材料，以便實現阻止電極材料的污染，并通過極性反轉快速解析存儲的離子和電解質濃度。根據本發明的能量存儲系統100可被應用于電容消電離類型的水處理技術。例如，當海水或工業廢水流到電解質饋送罐5并穿過其中產生電勢差的連續流電極系統I時，水被淡化(去離子)并存儲在電解質存儲罐6，由此使得海水淡化和工業廢水凈化成為可能。因此，與現有的蒸發或RO方法相比，用非常低的能量成本來進行水處理是可能的。可實現高容量的水處理。
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例子此后，將用例子詳細描述本發明。但是，給出以下例子以更詳細地描述本發明，且不被認為是對本發明的范圍的限制。例子I(來自氯化鈉電解質的活性碳粉漿的流化消電離特性)已制造具有微細(microfine)流通道結構的單元電池(連續流電極系統)，其中陽離子交換膜(_S03_)、陰離子交換膜(R3N+-)和間隔物在矩形陰極和陽極集電體之間隔離(SUS316,95X52mm, 22.4cm2的接觸面積)。如表2所示，使用微型計量泵(日本精細化工有限公司(Japan Fine Chemicals C0.Ltd),Minichemi 泵),一種具有從 1030 μ s 到 11000 μ s范圍的導電性(濃度)的含水氯化鈉電解質以3到5cc/分的流動速率穿過單元電池。同時，表I示出的大約95nm的平均顆粒尺寸、且具有細孔特性的活性材料，即活性碳粉，分別與處于表2中的濃度的相同電解質混合。隨后，當以大約20到25cc/分的漿體相流動速率使混合物穿過電池單元中的陰極流通道和陽極流通道中每個的電極材料部分時，大約1.2到1.5v的DC電勢差被施加到陰極和陽極二者的端子。在本例子中，穿過兩個集電體的吸收離子的(充電的)漿體相電極活性材料沒被進一步存儲，而是向著饋送和存儲容器被循環，且同時以大約30分鐘的間隔測量電解質的集電體的電流變化和電解質的濃度(電導性)測量。測量結果在表2中示出。[表I]
權利要求
1.一種連續流電極系統，包括: 流陽極，含有可流動陽極活性材料； 流陰極，含有可流動陰極活性材料；以及 電解質。
2.如權利要求1所述的連續流電極系統，其中所述陽極包括陽極集電體；陽極隔離層；形成在所述陽極集電體和所述陽極隔離層之間的陽極流通道；以及流過所述陽極流通道的所述陽極活性材料，以及 所述陰極包括陰極集電體；陰極隔離層；形成在所述陰極集電體和所述陰極隔離層之間的陰極流通道；以及流過所述陰極流通道的所述陰極活性材料 其中所述電解質流過形成在所述陽極隔離層和所述陰極隔離層之間的絕緣間隔物。
3.如權利要求2所述的連續流電極系統，其中所述陽極隔離層是微孔絕緣隔離膜或陰離子交換(導電)膜，以及 所述陰極隔離層是微孔絕緣隔離膜或陽離子交換(導電)膜。
4.如權利要求2所述的連續流電極系統，其中所述陽極活性材料或所述陰極活性材料與所述電解質混合以形成漿體相的活性材料。
5.如權利要求2所述的連續流電極系統，其中所述陽極活性材料或所述陰極活性材料包括相同的材料。
6.如權利要求2所述的連續流電極系統，其中所述隔離層是微孔絕緣隔離膜，以及 所述陽極活性材料或所述陰極活性材料是微囊化的。
7.如權利要求1所述的連續流電極系統，其中所述電解質的流向與所述流陽極的所述陽極活性材料和所述流陰極的所述陰極活性材料二者的流向相反，其中這兩種活性材料以相同方向流動。
8.如權利要求1所述的連續流電極系統，其中所述流電極的所述陽極活性材料具有與所述流陰極的所述陰極活性材料的流動速率不同的流動速率。
9.如權利要求1所述的連續流電極系統，其中所述陽極包括陽極集電體；以及所述陽極活性材料在所述陽極集電體附近流動， 所述陰極包括陰極集電體；以及所述陰極活性材料在所述陰極集電體附近流動， 所述電解質在所述陽極活性材料和所述陰極活性材料之間流動，以及 所述陽極活性材料或所述陰極活性材料是微囊化的。
10.如權利要求1到9中任一項所述的連續流電極系統，其中所述連續流電極系統是二次電池或電雙層電容器(EDLO0
11.一種高容量能量存儲系統，包括: 如權利要求1到9中任一項所述的連續流電極系統； 饋送裝置，分別提供所述陽極活性材料、陰極活性材料和電解質； 電源，提供功率到所述連續流電極系統； 轉換開關，控制在所述電源中出現的電勢差；以及 存儲罐，用于存儲所述陽極活性材料、陰極活性材料和電解質中的每一種。
12.如權利要求11所述的高容量能量存儲系統， 還包括連接到所述轉換開關的電阻器。
13.如權利要求11所述的高容量能量存儲系統，其中所述饋送裝置包括饋送罐和饋送泵，以分別提供所述陽極活性材料、陰極活性材料和電解質。
14.如權利要求13所述的高容量能量存儲系統，其中單個饋送罐用作陽極活性材料饋送罐以提供所述陽極活性材料，且同時作為陰極材料饋送罐以提供陰極活性材料。
15.如權利要求13所述的高容量能量存儲系統，其中提供兩個連續流電極系統，其中所述連續流電極系統的一部分被用作充電裝置而剩余部分被用作放電裝置，以及 從能量存儲裝置流出以用于放電的所述陽極活性材料和所述陰極活性材料再次被分別循環到所述陽極活性材料饋送罐和所述陰極活性材料饋送罐。
16.如權利要求11所述的高容量能量存儲系統，其中所述存儲罐是電絕緣的存儲容器。
17.如權利要求10所述的高容量能量存儲系統，其中所述電解質包括海水或工業廢水。
18.一種使用根據權利要求10的高容量能量存儲系統的利用電容消離子(CDI)的水處理方法。
19.一種使用根據權利要求10的高容量能量存儲系統的利用電容消離子(CDI)的海水淡化的方法，其中所述電解質包括海水。
20.一種使用根據權利要求10的高容量能量存儲系統的利用電容消離子(CDI)的廢水凈化的方法，其中所述電解質包括工業廢水。
全文摘要
本發明使用電化學離子吸收(充電)和離子解吸(放電)的原理，并涉及流化床電極系統、高容量能量存儲系統和使用這些系統的水處理方法，其中高容量電能被存儲為漿體相的電極材料，且電解質同時以連續方式流入到形成在電極上的細流通道結構中。更具體地，本發明涉及流化床電極系統、能量存儲系統和水處理方法，其中電極活性材料連續地以漿體相流動，由此不擴大或層疊電極而容易地獲得高容量。
文檔編號H01G11/58GK103109336SQ201180043941
公開日2013年5月15日 申請日期2011年8月16日 優先權日2010年8月13日
發明者金東國, 金臺煥, 趙喆熙, 樸鐘洙, 秋绔蓮, 呂貞九 申請人:韓國能量技術研究院