一对分离器支撑板160、162之间并由其支撑。一对背板166、168可以至 少部分由非反应性导电材料制成，可以围绕并包围正电极空间和负电极空间114、116。入口 端172可以分别将正电解质和负电解质引导到正电极空间和负电极空间114、116中，并且 出口端174可以将电解质运送出电池。
[0047] 流体电池组电解质
[0048] 流体电池组电解质通常通过将电化学反应活性材料的前驱体（如铁、铬、钒、钛、 溴、锌等的特定化合物）溶解于酸性水溶液中来制造。强酸由于优良的H+离子迀移率而通 常用作支持电解质。在一些实施例中，"混合反应物"流体电池组电解质可以被配制成使得 正电解质和负电解质在充分放电形式中相同。在这些实施例中，可以用两种活性物质的放 电电解质制备单一电解质溶液。
[0049] 因此，举例来说，在一些基于铁/铬（Fe/Cr)氧化还原电对的氧化还原流体电池组 系统中，阴极电解液（正电解质）可以含有溶解于如HCl的支持电解质或酸性水溶液中的 FeClJPFeCl2。阳极电解液（负电解质）可以在如HCl的支持电解质或酸性水溶液中含有 CrClJPCrCl2。这种系统被称为"非混合反应物"系统。在"混合反应物"系统中，阳极电 解液也可以含有FeCl2，并且阴极电解液也可以含有CrCl3。
[0050] 混合反应物电解质一般具有以下特性：正电解质的充分放电形式具有与负电解质 的充分放电形式相同的组成。在其它实施例中，"不等混合反应物"系统中的电解质可以包 括不等浓度的FeCljPCrCl3。在一些此类实施例中，可以制备CrCl3浓度比FeCl2高的不等 混合反应物电解质。制备具有更高CrCl3浓度的混合电解质的一个原因是为了减缓H2的产 生。在H2的产生出于多种原因并非关注点的情况中，可以减小CrCl3浓度比FeCl^度大的 程度。如下文中所更详细地论述的额外原因是为了基于有待建立的负失衡的量准备CrCl3 的浓度。举例来说，在一些实施例中，CrCl3的量可以比FeCl2的量大1%到20%。举例来 说，在可以快速并精确地进行反应物相对浓度的测量的其它实施例中，CrCl3的量可以低到 比FeClJ^量大约0. 5%以便建立或维持负失衡。
[0051] 在充电和放电反应是完全可逆的流体电池组实例中，电解质应始终处于平衡，使 得正电解质中的带电活性材料（例如Fe3+)的量精确等于负电解质中的带电活性材料（例 如Cr2+)的量。实际上，副反应通常使得一侧的一种反应物的量大于其另一侧对应物，导致 容量失衡。对于例如铁-铬电池组来说，阴极电解液中Fe3+的量由于阳极电解液中的氢侧 反应而往往会高于阳极电解液中Cr2+的量。在带电活性材料不等的状态中，系统被称为不 平衡并且电池组的储能容量降低。通常，不平衡系统可以再平衡以恢复储能容量。不充分 再平衡可以仍保持正电解质中的带电活性材料（例如Fe3+)比负电解质中的带电活性材料 (例如Cr2+)多，产生将在本文中称为正失衡的状况。额外再平衡可以使得正电解质中的带 电活性材料（例如Fe3+)比负电解质中的带电活性材料（例如Cr2+)少，产生将在本文中称 为负失衡的状况。
[0052] 不平衡状态可以通过在再平衡电池中处理阴极电解液来校正。过去已经使用数种 再平衡系统，包括如美国专利第4, 159, 366号中所述的铁/氢燃料电池。再平衡系统的其 它实例提供于同在申请中的相当于美国专利申请公开案第2013/0084482号的名称为"氧 化还原流体电池组系统中的再平衡电解质（RebalancingElectrolytesInRedoxFlow BatterySystems)"的美国专利申请案13/433, 189(在本文中称为"' 189申请案"）中，其 全部内容特此以全文引用的方式併入。
[0053] 在Fe/Cr流体电池组系统中，"正电解质失衡"是指正电解质含有与负电解质中带 电活性材料（例如Cr2+)的量相比更大量的带电活性材料（例如Fe3+)的状况。相反状况是 "负电解质失衡"，是指负电解质中带电活性材料（例如Cr2+)的量大于正电解质中带电活性 材料（例如Fe3+)的量。就Fe/Cr流体电池组来说，正电解质失衡由于副反应而自然发生。 相比之下，负失衡通常仅由于一种或两种电解质超过完全天平点的"过度"再平衡或通过一 些其它定向作用而发生。
[0054] 在各种实施例中，可以使用任何适合的方法监测或测量任何电解质失衡的程度和 /或方向（正或负）。举例来说，如上文提及的' 243申请案中所更详细地描述，失衡可以使 用专门配置的小体积测试电池和/或参考电极表征并定量。在其它实施例中，可以使用所 属领域的技术人员所充分了解的光谱分析方法测量一种或两种电解质中活性材料的浓度。
[0055] 术语"催化剂"或"催化剂材料"在本文中用作通用术语以指代加速流体电池组系 统内合乎需要的化学和/或电化学反应的物质，以及可以选择以减少或防止不合需要的化 学或电化学反应发生的物质。一般来说，如本文所用，"催化剂"可以包括将镀覆、涂布或以 其它方式安置到氧化还原流体电池组电极表面上的任何物质。
[0056] 镀覆在负流体电池组电极上的铋金属已被用作催化剂和氢生成抑制剂。如果铋从 负电极中损失，那么电池可以出现更高电阻，并且可以产生更多氢。当Fe/Cr流体电池组系 统保持开路时，其自放电。在平衡或正失衡电解质下，这一自放电造成铋的损失。在一些情 况下，为了防止在正电解质失衡或零电解质失衡下的铋损失，电池可以在低电流（即，"涓 流充电"）下持续充电，或带电电解质可以以低流动速率持续栗送穿过电池。这两种方法由 于其因所需的能量消耗导致整个系统效率较低而不合需要。如果允许在空载期退镀催化剂 (例如铋），那么通常必须在任何充电或放电操作之前进行镀覆步骤以便再建立所需催化 剂表面。这一额外步骤引入更多复杂性和长时间延迟。
[0057] 在其它实施例中，其它催化剂材料可以涂布或镀覆到一个或两个电极的表面上。 这些催化剂材料的组成和量可以视特定流体电池组系统的需要而变化。举例来说，其它催 化剂材料可以包括铂、金、铅、银、钛、碳化钨、碳化锆或其它碳化和氮化化合物。举例来说， 美国专利第4, 543, 302号描述一种用铋（Bi)涂布流体电池组电池的负电极的方法，美国专 利第4, 270, 984号描述一种用铅（Pb)涂布流体电池组电池的负电极表面的方法，并且美国 专利第4, 882, 241号描述一种用Au、Ti、Pb和Bi的组合涂布流体电池组电池的负电极的方 法。这些替代催化剂材料中的许多也容易在流体电池组电池的自放电期间损失。
[0058] 在一些实施例中，防止铋或其它催化剂材料损失的较好方法涉及在流体电池组操 作期间维持负电解质失衡。通过这样做，负电极上的铋是稳定的并且将不会损失，即使当电 池自放电到OV时。
[0059] 在一些实施例中，所需电解质失衡可以通过主动处理一种或两种电解质（例如， 通过"再平衡"过程）来实现并维持。在其它实施例中，所需负电解质失衡可以在适当配置 的电池内被动地实现并维持。以下描述大体上分成这两种方法。
[0060] 通过主动处理维持负失衡
[0061] 图3是Fe/Cr流体电池组中两种电解质的相对于标准氢电极（SHE)的电势与氧化 状态的图示300。曲线310的形状可以从如上文提及的' 243申请案中所进一步详述的能斯 特方程式（Nernstequation)导出。曲线的上部平线区312表示Fe3YFe2+电对，并且下部 平线区314表示Cr3+/Cr2+电对。任意组流体电池组活性材料可以产生类似图表。
[0062] 图示300的X坐标是SOO(氧化状态），其定义为带电物质占可充电材料总量的比 例。在方程式形式中，Fe/Cr流体电池组的正SOO和负SOO如下：
[0063] SOO (正）=Fe3+/全部Fe方程式（1)
[0064]SOO(负）=-Cr2+/ 全部Cr方程式（2)
[0065] 曲线310也可以在横轴上用活性材料浓度代替SOO来绘制。如果全部Fe浓度和全 部Cr浓度相等，那么曲线的形状无论是基于浓度或SOO都是相同的。为简单起见，本文中 参照图3-6所述的实例采用具有相等的全部Fe浓度和全部Cr浓度的混合反应物电解质。
[0066] 在正常操作中，正电解质由曲线上部部分的点表示（例如，如由方框316表示）。 负电解质由下部部分的点表示（例如，如由方框318表示）。在充电期间，两个点沿着曲线 310彼此远离。在放电期间，两个点向着彼此移动。
[0067]如果电解质含有少量铋化合物（如BiCl3)，那么存在额外氧化还原反应：
[0068]Bi3++3e-Bi方程式（3)
[0069] 对于方程式（3)来说，在具有高氯离子浓度的溶液中E°=0. 150。
[0070] 在初始充电期间，方程式（3)的铋化合物氧化还原反应将在电势与SOO曲线310 中产生额外平线区320,如图4中所示。平线区320的宽度与电解质中Bi的量成比例。为 了清楚地说明铋平线区320,图4的实例包括与大多数情况中所用相比更大量的铋。在所说 明的实例中，平线区320可以相当于铋与铁的摩尔比Bi/Fe= 0. 013。在其它更常见的实例 中，Bi的量可以小得多（例如，数量级为约Bi/Fe= 0. 001)。本文中所描述的各种实施例 可以与任何量的铋或其它催化剂材料一起使用。
[0071] 图4的曲线也示出了只有当电解质电势低于约0.1 V时，电解质中的Bi金属才稳 定。这可以从以下事实明显看出：当电池含有停滞的电解质自放电时，正电解质中的Fe3+和 负电解质中的Cr2+扩散穿过分离器并与彼此反应。如果电解质失衡即使稍微偏正，那么在 消耗全部Cr2+后仍剩余一些过量Fe3+。这一过量Fe3+经由以下自发反应造成碳毡上的Bi 金属损失：
[0072]Bi+3Fe3+-Bi3++3Fe2+ 方程式（4)
[0073] 对于方程式（4)来说，E°=+0? 50。
[0074] 另一方面，如果电解质失衡为负，那么在电池自放电后，电池中剩余一些过量Cr2+。 举例来说，在电池正电解质中的全部Fe3+与电池负电解质中的一些Cr2+反应后，可以剩余 Cr2+。由于Cr2+并不与Bi金属反应，所以过量Cr2+通过首先与氧化剂反应保护Bi金属免于 电池中可以存在的一些其它氧化剂，如氧气。如果过量Cr2+的量超过其它氧化剂的量，那么 可以保护催化剂层。
[0075] 在其它实施例中，可以通过使电解质维持在负失衡来保护涂布或镀覆在一个或两 个电极的表面上的其它催化剂材料。一个或两个电极的表面可以包括一定量的多种其它催 化剂或其它材料，取决于特定流体电池组系统的特征。因此，尽管本文中的数个实施例是在 Bi金属作为催化剂材料的情况下加以描述，但是应理解相同方法、过程和装备可以按需要 与任何其它流体电池组催化剂材料组合使用。在此类实施例中，维持给定催化剂材料所需 的负失衡程度可以与本文中所提供的实例相