可以处在比所置换电解质的SOO高的任何S00。然而， 这种方法可能具有缺点，因为任何Bi3+可以在溶液中化学还原成铋金属，并且因此无法电 化学镀覆在电极表面上。
[0130] 或者，根据流体电池组系统的预定用途和计划的关闭持续时间而定，流体电池组 系统的电解质失衡可以仅允许由于在长关闭时期发生的过程而变成零。在此类情况下，在 流体电池组重启正常操作之前，可以在电池内的电解质保持停滞时施加充电电流，借此再 镀敷任何退镀的催化剂材料，如铋。一旦经过足够时间使得退镀催化剂材料可以预计再镀 覆在电极上，可以恢复一或多个正常流体电池组操作。
[0131] 电子控制器
[0132] 图12是说明可以用于控制系统515,如整个流体电池组系统，或流体电池组系统 的子系统，如再平衡子系统或电解质浓度监测子系统（或全部这些）的电子控制器510的 硬件实现实例的示意框图。在所说明的实例中，电子控制器510可以用一般由总线520表 示的总线架构来实现。总线520可以包括任何数目的互连总线和桥接器，根据电子控制器 510的特定应用和整体系统约束而定。为易于描述，总线520显示为连接系统中的全部元 件。因此，总线520可以被理解成以非限制性和非穷尽性方式指代与直接或间接耦接到总 线520的系统或子系统中的任一者或全部有关的数字和模拟数据线、数字和模拟控制线、 电源线和可能是进行控制、数据传送和监测所需的其它线。
[0133] 总线520可以将多个电路连接在一起，包括一或多个处理器，一般由处理器522表 示，和存储器、计算机可读媒体或其它存储设备，一般由计算机可读媒体524表示。处理器 522还可以包括内部存储器，或者，处理器和计算机可读存储器524可以集成在单个装置 中。总线520也可以连接多个其它电路，如定时源、外围设备、传感器和电源管理电路，和所 属领域中众所周知的其它电路，并因此并未专门示出且将不加以描述。总线接口 526可以 提供总线520与有待控制的系统515和其它系统、电路和外围设备之间的接口。总线接口 526可以提供管理多个系统和电路并且例如处理器522和计算机可读媒体524之间的数据 传送的能力。根据装备的性质而定，也可以提供用户接口 530(例如，键盘、显示器、扬声器、 麦克风、操纵杆），并且可以经由连接到总线520而耦接到处理器522和其它系统和电路。
[0134] 处理器522可以被配置成用于进行控制系统515的操作。处理器522也可以进行 管理总线520,例如与总线接口 526有关的操作。处理器522可以执行处理以进行用于执 行如本文所述的实施例方法的操作。举例来说，处理器522可以阅读并执行指令532,所述 指令可以存储在计算机可读媒体524上。指令在由处理器522阅读和执行时，可以使得电 子控制器510执行上文对于任何特定装备（如系统515)所述的多种控制功能中的任一者。 计算机可读媒体524也可以用于存储当执行指令532时由处理器522操纵的数据。
[0135] 在一些实施例中，模拟电子设备534也可以通过模/数转换器536连接到总线 520,其也可以充当数/模转换器。可以提供模拟电子设备534以执行多个模拟功能，如模 拟控制、电压调节、电流测量、电流调节或其它功能。此类模拟电子设备可以向控制器提供 传感器数据以供处理器522用于执行多个控制行动或其它算法（包括如本文所述的），例如 当执行指令532时。计算机可读媒体524也可以含有用于控制模拟电子组件的指令532。
[0136] 除Fe/Cr流体电池组化学之外，本文中所描述的各种实施例也可以适合于与使用 至少一种流动液体电解质的许多其它氧化还原流体电池组化学物质一起使用。举例来说， 一些已知的替代流体电池组化学物质包括：全部钒（V/V)、铁-钒（Fe/V)、溴化氢（HBr)、 锡-铁（Sn/Fe)、钒铈（V/Ce)、钒-多卤化物（V/Br2)、铁-溴（Fe/Br2)、钛-铁（Ti/Fe)、 铁-乙二胺四乙酸-溴（Fe-EDTA/Br)、锌-铈（Zn/Ce)、锌-溴（Zn/Br)和溴聚硫化物（S/ Br2)。本文中所描述的各种实施例也可以应用到不一定被配置成用于存储和/或释放能量 的目的的其它电化学流体系统，如电合成系统等。另外，虽然上文一些实例描述被配置成用 于充电和放电的流体电池组系统，但是本发明系统和方法也可以应用到专门被配置成用于 充电或放电的流体电池组系统。
[0137] 提供各种实施例的上述描述以使任何所属领域的技术人员能够制作或使用本发 明。所属领域的技术人员将容易了解对这些实施例的各种修改，且可在不脱离本发明的精 神或范围的情况下将本文定义的一般原理应用到其它实施例。举例来说，在将实施例应用 到多种替代流体电池组化学物质时，鉴于前述描述，在如起始点、停止点、起始电解质浓度 等因素中的差异可以变得显而易见。类似地，可以应用本文中所描述的各种实施例以便维 持正失衡，从而抵消可能在正常操作下遭受倾向于导致负失衡的副反应的流体电池组系统 中负失衡的有害影响。因此，并不希望将本发明限于本文中所示的实施例，而是，应赋予权 利要求书与本文中所公开的原理和新颖特征一致的最广泛范围。
【主权项】
1. 一种操作流体电池组的方法，其包含： 控制流体电池组的至少一个组件的操作，所述流体电池组具有被安排成流过流通反应 电池的正半电池的正液体电解质和被安排成流过所述流通反应电池的负半电池的负液体 电解质；和 基于控制所述至少一个组件的操作，使所述流体电池组维持在负电解质失衡状态，其 中所述流体电池组的所述电池的所述负半电池中的所述负液体电解质的带电反应物质的 量大于所述正半电池中的所述正液体电解质的带电反应物质。2. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包含至少在充电模式、放电模式和电解质并 不流动并且既不充电也不放电的断电模式期间维持负电解质失衡状态。3. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包含： 确定所述流体电池组的负电解质失衡状态的负性小于临界负失衡水平；和 处理所述正电解质和所述负电解质中的至少一者，以使得所述负电解质失衡状态变得 负性更大。4. 根据权利要求3所述的方法，其中处理所述正电解质和所述负电解质中的至少一者 包含减少所述正电解质中带电正反应物的量。5. 根据权利要求3所述的方法，其中处理所述正电解质和所述负电解质中的至少一者 包含增加所述负电解质中带电负反应物的量。6. 根据权利要求5所述的方法，其进一步包含在所述负电解质中提供过量的负反应 物。7. 根据权利要求3所述的方法，其中处理所述正电解质和所述负电解质中的至少一者 包含减少所述正电解质中带电正反应物的量和增加所述负电解质中带电负反应物的量。8. 根据权利要求3所述的方法，其中所述临界负失衡是在0.OlM与-0. 05M之间。9. 根据权利要求8所述的方法，其中处理所述正电解质和所述负电解质中的至少一者 以使得所述失衡变得负性更大继续进行，直到所述负失衡在〇. 05M与-0. 20M之间。10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述负电解质中的带电反应物质是Cr2+并且所 述正电解质中的带电反应物质是Fe3+。11. 根据权利要求3所述的方法，其进一步包含维持整个体积的所述负液体电解质中 带电反应物质的浓度比整个体积的正液体电解质中带电反应物质的浓度大至少〇. 1M。12. 根据权利要求11所述的方法，其进一步包含在所述负电解质中提供过量的负反应 物。13. 根据权利要求1所述的方法，其中所述负半电池包括表面上镀有催化剂的负电极， 所述方法进一步包含维持所述正电解质和所述负电解质的氧化状态，使得当所述电池放电 到零伏时抑制所述催化剂的退镀。14. 根据权利要求13所述的方法，其中所述催化剂包含铋，所述负电解质中的带电反 应物质是Cr2+并且所述正电解质中的带电反应物质是Fe3+。15. 根据权利要求5所述的方法，其中处理所述正电解质和所述负电解质中的至少一 者以使得所述失衡状态变得负性更大是通过所述流体电池组的再平衡子系统来进行。16. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包含： 在所述流体电池组的充电关闭模式中，停止所述负液体电解质穿过所述流体电池组的 所述电池的负半电池的第一流体，同时持续允许所述正液体电解质穿过所述流体电池组的 所述电池的正半电池的第二流体并且将充电电流施加到所述电池；和 在一段时间后，通过停止所述正电解质的第二流体并且停止所述充电电流到所述电池 关闭所述流体电池组。17. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包含： 在所述流体电池组的充电关闭模式中，停止所述负液体电解质穿过所述流体电池组的 所述电池的负半电池的第一流体和停止所述正液体电解质穿过所述流体电池组的所述电 池的正半电池的第二流体并且将充电电流施加到所述电池；和 在一段时间后，通过停止所述充电电流到所述电池关闭所述流体电池组。18. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包含： 在所述流体电池组的重启模式中，停止所述负液体电解质穿过所述流体电池组的所述 电池的负半电池的第一流体和停止所述正液体电解质穿过所述流体电池组的所述电池的 正半电池的第二流体；和 在第一段时间后，将充电电流施加到所述电池，使得所述电池中的电解质停滞持续第 二段时间，并且通过停止所述充电电流到所述电池和重启所述第一流体和所述第二流体恢 复所述流体电池组的操作。19. 根据权利要求16所述的方法，其进一步包含在所述电解质由于自发反应达到零失 衡状态之前，重启充电过程、放电过程或再平衡过程中的一者。20. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包含： 在所述流体电池组的放电关闭模式中，停止所述正液体电解质穿过所述流体电池组的 所述电池的正半电池的第一流体，同时持续允许所述负电解质穿过所述流体电池组的所述 电池的负半电池的第二流体并且从所述电池去除放电电流；和 在一段时间后，通过停止所述负电解质流体并且停止所述电池的所述放电电流关闭所 述流体电池组。21. 根据权利要求20所述的方法，其进一步包含在关闭所述流体电池组后，在所述电 解质由于自发反应达到零失衡状态之前启动充电过程、放电过程或再平衡过程。
【专利摘要】在至少部分的流体电池组操作期间，通过建立并维持负电解质失衡可以防止在自放电或电荷逆转期间的流体电池组电极催化剂层损失。负失衡可以主动、被动或以两种方式建立和/或维持。主动建立负失衡可能涉及检测负性小于所需临界值的失衡，和处理一种或两种电解质直到失衡达到所需负性水平。负失衡可以通过构造负电极室比电池的正电极室大的电池，借此提供更大数量的负电解质与正电解质反应而在电池内有效地被动建立和维持。
【IPC分类】H01M8/04, H01M8/18
【公开号】CN105027342
【申请号】CN201380071561
【发明人】Q·法姆, 张安, S·杜赖拉伊
【申请人】伊奈沃特公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2013年12月23日
【公告号】EP2939302A1, US8993183, US20140186731, US20150155586, WO2014105851A1