本說明書總體上涉及氧化還原液流電池系統。
背景技術:
1、由于氧化還原液流電池具有獨立擴展功率和容量并且在數千次循環中在最小性能損耗的情況下充電和放電的能力,因此所述氧化還原液流電池適于電網規模的儲存應用。當在空閑且不主動充電或放電時,氧化還原液流電池系統通常會將電解質流速維持在一定水平,以保證系統響應于充電或放電指令而提供電力的準備度。
2、然而,本發明人已經認識到氧化還原液流電池系統在維持在空閑狀態下時可能出現的潛在問題。在空閑期間,氧化還原液流電池系統的雙極板(即耦合到電鍍電極的雙極板)可在不向氧化還原液流電池系統供應電荷或不從氧化還原液流電池系統吸取電荷的時間段內與電解質接觸。也就是說,當暴露于沒有有效電流流動的電解質中時,電鍍在雙極板和電鍍電極上的金屬可能開裂和剝落。電鍍電極的金屬的損失可能會導致氧化還原液流電池系統的充電電位降低。另外,從電鍍電極和雙極板損失的金屬薄片如果未溶解于電解質中,則所述金屬薄片可能持續存在并在整個氧化還原液流電池系統中循環。金屬薄片可能接觸并劣化將氧化還原液流電池單元的正極腔室與負極腔室分離的膜。此外,金屬薄片的循環可能引起電短路,促進枝晶形成,并阻礙氧化還原液流電池系統中的電解質流動。
技術實現思路
1、在一個實施例中,上文所描述的問題可通過用于操作氧化還原液流電池系統的方法來解決,所述方法包含通過在比短期空閑模式的持續時間更短的持續時間內以脈沖的形式釋放電流密度來在短期空閑模式下操作氧化還原液流電池系統,其中對氧化還原液流電池進行放電將電鍍表面維持在氧化還原液流電池系統的負電極處。以此方式,可保留耦合到電鍍電極的雙極板表面處的電鍍層,由此使電池性能在相對短的電池空閑時間段后得以維持和恢復。
2、本發明人提供了一種用于在雙極板與電解質接觸的短期空閑時間段期間管理所述雙極板的表面的方法。可對存儲在氧化還原液流電池系統中的電荷量進行放電,以在空閑時間段期間使雙極板和負電極的表面處的電鍍層的開裂和剝落最小化。在一個實例中,氧化還原液流電池可在接近短期空閑時間段結束的短(例如,比總空閑時間短)持續時間(例如,脈沖放電)內以設定電流密度放電。
3、以此方式,可實現在氧化還原液流電池的負電極處抑制和減輕金屬電鍍在空閑時間段期間的開裂和剝落的技術效果,同時使通過放電而犧牲的電流量最小化。
4、應理解,提供以上概述是為了以簡化的形式介紹在詳細描述中進一步描述的一系列概念。其并不意圖識別所要求保護的主題的關鍵或必要特征,其范圍由詳細描述之后的權利要求進行唯一地限定。此外,所要求保護的主題不限于解決上文提到或本公開的任一部分中的任何缺點的實施方案。
1.一種用于氧化還原液流電池的方法,所述方法包括:
2.根據權利要求1所述的方法,其中以所述脈沖的形式釋放所述電流密度包含設置脈沖放電條件,并且其中設置所述脈沖放電條件包含設置放電電流密度和脈沖持續時間。
3.根據權利要求2所述的方法,其中設置所述放電電流密度包含將所述放電電流密度設置為不受所述短期空閑模式的所述持續時間制約的經優化的放電電流密度。
4.根據權利要求3所述的方法,其中設置所述脈沖持續時間包含將所述脈沖持續時間設置為不受所述短期空閑模式的所述持續時間制約的經優化的脈沖持續時間。
5.根據權利要求4所述的方法,其中以所述脈沖的形式釋放所述電流密度包含確定與所述負電極處的電鍍層相對應的電荷量是否大于閾值電荷量,并且其中所述閾值電荷量是基于所述氧化還原液流電池的電荷狀態和電鍍效率的估計電荷量。
6.根據權利要求5所述的方法,其中以所述脈沖的形式釋放所述電流密度包含當與所述負電極處的所述電鍍層相對應的所述電荷量小于所述閾值電荷量時,將所述氧化還原液流電池的操作調整為長期空閑模式。
7.根據權利要求6所述的方法,其中以所述脈沖的形式釋放所述電流密度包含當與所述負電極處的所述電鍍層相對應的所述電荷量大于或等于所述閾值電荷量時釋放所述電流密度。
8.根據權利要求7所述的方法,其中以所述脈沖的形式釋放所述電流密度包含設置第一計時器,并將由所述第一計時器監測到的時間與空閑時間設定點進行比較。
9.根據權利要求8所述的方法,其中將由所述第一計時器監測到的所述時間與所述空閑時間設定點進行比較包含確定已知空閑時間與所述脈沖的所述持續時間之間的差。
10.根據權利要求9所述的方法,其中釋放所述電流密度包含當由所述第一計時器監測到的所述時間等于所述空閑時間設定點時啟動第二計時器。
11.根據權利要求10所述的方法,其中啟動所述第二計時器包含以設定放電電流密度釋放所述電流密度。
12.根據權利要求10所述的方法,其中啟動所述第二計時器包含將自啟動所述第二計時器起經過的時間與所述脈沖持續時間進行比較。
13.根據權利要求10所述的方法,其中將自啟動所述第二計時器起經過的所述時間與所述脈沖持續時間進行比較包含當所述經過的時間等于所述脈沖持續時間時終止所述脈沖。
14.一種氧化還原液流電池系統,其包括:
15.根據權利要求14所述的氧化還原液流電池系統,其中所述雙極板被配置成接收在充電模式下操作所述氧化還原液流電池系統期間形成所述電鍍金屬層的金屬,并且其中所述金屬被還原以在放電模式下操作所述氧化還原液流電池系統期間溶解于所述電解質中。
16.根據權利要求15所述的氧化還原液流電池系統,其中所述金屬被還原并在所述短期空閑模式下操作所述氧化還原液流電池系統期間溶解于所述電解質中。
17.根據權利要求16所述的氧化還原液流電池系統,其中在操作所述氧化還原液流電池系統期間溶解的所述金屬的量小于在所述放電模式下操作所述氧化還原液流電池系統期間溶解的所述金屬的量。
18.根據權利要求15所述的氧化還原液流電池系統,其中在所述短期空閑模式下操作所述氧化還原液流電池系統期間溶解于所述電解質中的所述金屬的量小于在充電模式下操作所述氧化還原液流電池系統期間電鍍到所述雙極板上的所述金屬的量。
19.一種用于在空閑狀態下操作氧化還原液流電池系統的方法,所述方法包括:
20.根據權利要求19所述的方法,其中在所述脈沖內釋放所述電流密度包含犧牲在所述負電極處的對應量的所述電鍍層。