專利名稱：存儲和運輸電化學(xué)能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用基于堿金屬(特別是鈉)和硫的電化學(xué)電站存儲和運輸電化學(xué)能的方法，其中電化學(xué)反應(yīng)的兩種反應(yīng)物從原料容器流入電化學(xué)反應(yīng)器，并且產(chǎn)物在電化學(xué)反應(yīng)之后被排出。
背景技術(shù)：
對于礦物燃料電站而言，電化學(xué)能的產(chǎn)生伴隨著(X)2的生成，因此對溫室效應(yīng)具有很大影響。在可再生能量載體(例如風(fēng)、太陽、地?zé)峄蛩?的基礎(chǔ)上產(chǎn)生能量可以避免這種缺陷。然而，這些可再生能量載體目前并非隨時可以獲得以與要求的負(fù)載匹配。此外，能量的產(chǎn)生地可能不同于需要能量的地點。為彌補(bǔ)系統(tǒng)中固有的這種缺陷，需要對產(chǎn)生的能量進(jìn)行存儲、緩沖及(在恰當(dāng)?shù)那闆r下)運輸。來自可再生源(諸如風(fēng)力渦輪機(jī)、太陽能設(shè)施)的能量不能連續(xù)獲得。需求和可獲得性不相匹配。在這種邊界條件下，不可能存在僅基于可再生能源，卻又仍然保持穩(wěn)定的電網(wǎng)。因此，需要能夠借助廉價且能量有效的系統(tǒng)高效地均衡和緩沖這些波動。在地球上的很多人口較少的區(qū)域(諸如撒哈拉、冰島或近海)，由于地理、氣候和地質(zhì)邊界條件，存在借助風(fēng)力渦輪機(jī)、太陽能設(shè)施或地?zé)岚l(fā)電站非常高效地從風(fēng)、太陽或地?zé)崮苤挟a(chǎn)生電力的可能。然而，目前缺乏將這種能量運輸至高耗能區(qū)域的工業(yè)方法。傳統(tǒng)的運輸系統(tǒng)受到電網(wǎng)損耗和電網(wǎng)建設(shè)成本的限制。其中將現(xiàn)場產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成氫氣且隨后在燃料電池中將其轉(zhuǎn)換成電能的氫氣技術(shù)由于氫氣的運輸和液化消耗大部分能量而具有約20%的總效率，因而不具有吸引力。與電能的長距離運輸一樣，大量電能的存儲也是一個迄今為止尚未獲得圓滿解決的問題。抽水蓄能電站目前被大規(guī)模用于存儲電能，其中在該電站中，水的地理高度差的勢能被用于轉(zhuǎn)換成電能。然而，這種抽水蓄能電站的建設(shè)受到地理和生態(tài)邊界條件的限制。 利用空氣壓縮來存儲能量的壓力蓄能電站由于其效率相對較低而受到限制。其它儲能形式 (諸如超級電容器或飛輪)同樣處理其它的目標(biāo)市場(短期存儲)。已有多種概念在工業(yè)上得到實現(xiàn)的電池最接近這種需求。DE-A-2635900公開了一種電池，其包括至少一種熔化的堿金屬和陰極反應(yīng)參與物，所述堿金屬作為陽極，所述陰極反應(yīng)參與物能夠與陽極反應(yīng)參與物發(fā)生可逆的電化學(xué)反應(yīng)。陰極反應(yīng)參與物包括熔化的聚硫化物鹽，或者熔化的硫與飽含熔化的硫的聚硫化物鹽的兩相混合物。此外，該電池具有陽離子可透過的阻擋層，用于陽極反應(yīng)區(qū)和陰極反應(yīng)區(qū)之間的液體運輸。DE-A-2610222公開了一種電池，其包括多個硫-鈉電池單元，其中每個電池單元具有包含陰極反應(yīng)物的陰極隔室、至少一個包括陽極反應(yīng)物的固體電解質(zhì)管及陽極容器， 其中陰極反應(yīng)物在工作溫度下為液體且由硫、磷或硒或這些元素的堿性鹽構(gòu)成，陽極反應(yīng)物在工作溫度下為液體且由堿金屬(特別是鈉)構(gòu)成，陽極容器貯備有陽極反應(yīng)物。在EP-A-116690中公開了將多個鈉-硫電池連接成模塊，用于能量存儲系統(tǒng)。
所有這些電池的共同之處在于作為封閉系統(tǒng)，它們的能量受到電池中包含的反應(yīng)物(氧化還原反應(yīng)的參與物)的數(shù)量限制。這種限制通過液流電池來克服。由包括溶劑和金屬鹽的液態(tài)電解質(zhì)構(gòu)成這種電池概念的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)電池有限的儲藏體積通過包含反應(yīng)物的第二原料容器來增大。DE-A-2927868公開了一種用于存儲和釋放電化學(xué)電池單元中的電能的液流電池， 電池單元具有通過半透性離子交換膜彼此分隔的陽極隔室和陰極隔室，其中向陽極隔室提供陽極電解液溶液、基本保持溶解于陽極電解液溶液中且能夠從其氧化形式重新被還原的可氧化化合物，被氧化的陽極電解液溶液被移離陽極電解液隔室，并且保存被氧化的陽極電解液溶液。同時，向陰極電解液隔室提供陰極電解液溶液、基本保持溶解于陰極電解液溶劑中且能夠從其還原形式重新被氧化的可還原化合物。陽極電解液溶液和陰極電解液溶液可以存儲在兩個相應(yīng)的容器中，并且借助循環(huán)泵循環(huán)通過陽極和陰極隔室。陰極電解液溶液可以例如包括六價溴，陽極電解液溶液可以包括二價溴。DE-A-1771148和US-A-3533848公開了一種用于借助鈉和硫的電化學(xué)組合獲得電能的系統(tǒng)，其包括可讓鈉離子通過的隔膜，所述隔膜具有相鄰的用于鈉和硫的空間；用于存儲位于電池單元外部的鈉的容器；用于將鈉從存儲容器運送至燃料電池單元的管線；用于存儲位于電池單元外部的硫的容器；以及用于將硫從存儲容器運送至電池單元的管線。 這些電池單元可以例如以串聯(lián)的方式電連接。JP 2001/118598公開了利用兩個或多個用于熔化的鈉的罐操作鈉-硫電池。JP-A-2002184456公開了利用外部硫存儲罐操作鈉-硫電池，其中所述存儲罐與電池固定連接。對于已知的鈉-硫電池及其液流電池形式的實施例而言，存儲在起始材料鈉和硫中的能量的引入和通過鈉與硫反應(yīng)形成硫化鈉或聚硫化鈉的放電在時間和地點上結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種利用起始材料堿金屬(特別是鈉)和硫操作電化學(xué)電站的方法。在一個實施例中，通過分別饋送鈉和硫來操作電化學(xué)電站。電能生成且因此產(chǎn)生聚硫化鈉。聚硫化鈉從電站排出，并且被循環(huán)利用。在后續(xù)的電解中，聚硫化鈉被重新使用，并且通過消耗能量重新分解成鈉和硫。本發(fā)明的方法還允許在一個設(shè)備中執(zhí)行功率產(chǎn)生及借助聚硫化鈉的分解進(jìn)行的功率利用的方法步驟。功率產(chǎn)生和功率利用可以在能量產(chǎn)量和負(fù)荷狀態(tài)方面進(jìn)行優(yōu)化。能量利用可以例如在能量可用性高的地點進(jìn)行，能量產(chǎn)生可以在能量需求高的地點進(jìn)行。本發(fā)明涉及一種在電化學(xué)電站中存儲、運輸和供應(yīng)電化學(xué)能的方法，其中，在需求能量的地點1)提供至少一個包含高純度液態(tài)硫的原料容器BS和至少一個包含高純度液態(tài)堿金屬的原料容器BA;2)提供至少一個電化學(xué)堿金屬/硫電池單元，其中電池單元包括至少以下部件2. 1陽極隔室A，用于容納液態(tài)堿金屬；2. 2陰極隔室K，用于容納液態(tài)硫，其中 2. 3隔室A和K被固態(tài)電解質(zhì)E隔開，所述電解質(zhì)E在電池單元的工作溫度下可允許因堿金屬氧化形成的陽離子通過；2. 4電極，用于斷開用于由堿金屬與硫發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的電功率的外部電流線路；3)原料容器BA連接陽極隔室A，原料容器BS連接陰極隔室K，其中，將液態(tài)堿金屬引入陽極隔室A，將液態(tài)硫引入陰極隔室K;4)斷開外部電流線路，使堿金屬發(fā)生氧化，在陰極空間K中形成堿金屬硫化物，以及形成電流；5)取出在陰極空間中形成的堿金屬硫化物，并且將其收集在原料容器BAS中；6)在原料容器BAS中收集的堿金屬硫化物被運至能量可用性高的地點上的第二電化學(xué)電池單元并在該電化學(xué)電池單元中被電解，從而形成硫和高純度鈉；7)將在步驟6中獲得的硫和堿金屬成分中的至少一個運至需要能量的地方，并且將其送入被配置為功率發(fā)生器的電化學(xué)電站。電化學(xué)電池單元的工作溫度優(yōu)選至少為250°C，且優(yōu)選在300°C _350°C之間。在陰極隔室中形成的堿金屬硫化物可包括堿金屬硫化物和/或相應(yīng)的聚硫化物， 特別是滿足分子式Mjx(χ為> 2的數(shù))的聚硫化物，特別是聚硫化鈉Na2Sx。當(dāng)在堿金屬-硫反應(yīng)器中產(chǎn)生功率時，堿金屬在電解質(zhì)E處的陽極空間中被氧化， 形成的堿金屬陽離子透過電解質(zhì)E的半透性壁遷移到陰極空間中，并且在那里與硫發(fā)生反應(yīng)形成堿金屬硫化物。需要能量的地點為所有存在能量需求且不能獲得足夠能量的地點。能量可用性高的地點特別地是電功率能夠廉價且特別地環(huán)境友好地生成，且其中所述功率的生成能夠借助常規(guī)電站、特別是借助太陽能或水和風(fēng)能實現(xiàn)的地點。本發(fā)明的方法因此允許例如借助船只長距離運輸堿金屬(特別是鈉)和硫，用以依據(jù)本發(fā)明的方法產(chǎn)生電功率。因此，可以將鈉和硫從在可再生能方面有利的地點運至例如數(shù)千公里遠(yuǎn)的消費地點，并且將得到的聚硫化鈉運回以進(jìn)行再生分解。這允許特別地在可以過量生成能量的地點利用可再生能源。相反地，根據(jù)鈉-硫電解原理存儲的能量可以被運至存在相應(yīng)需求的地點。在優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明使用的電化學(xué)電站基于在數(shù)量和構(gòu)造上與具體用途相匹配的反應(yīng)器電池單元?？梢允褂门c氯堿電解中的隔膜電池單元相似的傳統(tǒng)電解電池單元。然而，在鈉-硫系統(tǒng)中，固態(tài)電解質(zhì)E(特別是傳導(dǎo)鈉離子的功能性陶瓷)隔離液態(tài)反應(yīng)物。多個單獨的電池單元可以組合形成模塊。為優(yōu)化功率輸出，將被電解質(zhì)隔離的多個電池單元并聯(lián)連接。另一種可能的電池單元幾何形式為管狀電池單元，其中被傳導(dǎo)鈉離子的功能性陶瓷隔離的鈉和硫彼此流過對方。在體積給定的情況下，無論電池單元的結(jié)構(gòu)如何，均希望對電解質(zhì)與反應(yīng)物的面積體積比進(jìn)行優(yōu)化，以便即使在大型設(shè)備中也能獲得緊湊結(jié)構(gòu)，并且單位體積上的功率密度非常高。無論結(jié)構(gòu)如何，電池單元電壓均約為2V的各個電池單元以串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接。通過這種方式設(shè)定的電壓水平由串聯(lián)的電池單元模塊的電壓總和提供。從原料容器流出、通過電池單元并且返回聚硫化鈉原料容器BAS的鈉和硫的數(shù)量與發(fā)電量匹配。起始材料和產(chǎn)物的引入和排出可以連續(xù)或分批進(jìn)行。堿金屬、 硫和堿金屬聚硫化物被存儲在受到加熱的單獨的原料容器中，特別是罐子中。然而，原則上也可以將硫和堿金屬聚硫化物混合，即采用僅使用兩個罐子的操作模式。根據(jù)本發(fā)明，電站容量不受限制。1麗、特別地1-1000麗的電站組因此可輕易實現(xiàn)。電站單元的電壓可以在轉(zhuǎn)換成交流電流之后被送入電網(wǎng)。對電化學(xué)反應(yīng)器的優(yōu)化試圖在傳導(dǎo)鈉離子的功能性陶瓷與反應(yīng)物體積之間獲得非常大的表面面積/體積比，以便甚至在大型設(shè)備中也能獲得緊湊結(jié)構(gòu)，并且單位體積上的功率密度非常高。在優(yōu)選實施例中，將電流提供給電極和從電極中放出電流通過均勻分布于所述電極表面上的多個點來實現(xiàn)。在進(jìn)一步優(yōu)選的實施例中，液態(tài)堿金屬為高純度的鈉，其二價陽離子的最大含量優(yōu)選小于3ppm。在進(jìn)一步優(yōu)選的實施例中，液態(tài)非金屬為硫。根據(jù)優(yōu)選方法，所述電池單元優(yōu)選利用通過在超大氣壓下引入的惰性氣體進(jìn)行循環(huán)的液態(tài)堿金屬而工作。在優(yōu)選實施例中，電解質(zhì)包括β -氧化鋁或β ’-氧化鋁，其必須被穩(wěn)定化，且優(yōu)選借助MgO或Li2O來穩(wěn)定化。在優(yōu)選實施例中，將液態(tài)硫與用于提高陰極隔室中的導(dǎo)電率的添加物混合。優(yōu)選的添加物為硒、四氰乙烯、碳黑和石墨。
具體實施例方式實例1 Α)功率的產(chǎn)生設(shè)備采用如

圖1中的流程圖所示的實驗室設(shè)備。借助電加熱帶和合適的熱隔離將該設(shè)備維持在300°C。該設(shè)備具有3個原料容器在任何情況下均具有2. 5升的可用體積的容器B1、B2， 以及具有4升的可用體積的容器B3。容器Bl被用于存儲液態(tài)硫，B2用于存儲Na，B3用于存儲硫和從B2中形成的聚硫化物。Cl為電解電池單元。氮氣可以在標(biāo)為隊的位置處引入。安全閥設(shè)在標(biāo)為SV的位置上。測量儀器設(shè)在標(biāo)記的位置上，用于測量流速(FI)、壓力(PI)、填充水平(Li)及溫度 (Tl)。這些容器在蓋子上具有可快速釋放的開口，用于引入固體。被陶瓷離子傳導(dǎo)固態(tài)電解質(zhì)(200cm2，2mm厚)分隔的電解反應(yīng)器Cl通過具有斷開閥的固定管道與這三個原料容器相連。所有部件均由不銹鋼制成。為避免短路，極性不同的管線和設(shè)備部件借助合適的電絕緣保持電氣隔離。電池單元和管線的硫傳導(dǎo)部分及與之相連的容器Bl和B3具有正極性。電池單元和管線的鈉傳導(dǎo)部分及與之相連的容器B2具有負(fù)極性。測量項-容器B1、B2、B3及電解反應(yīng)器Cl中的溫度和壓力；-容器B1、B2、B3中的填充水平；-容器B1、B2、B3及電解反應(yīng)器Cl中的沖洗氣體的體積流量；-電解反應(yīng)器Cl的電池單元電壓及電解電流。電化學(xué)功率的產(chǎn)生粉末狀的硫與包括的硒和四氰乙烯的負(fù)載電解質(zhì)被引入容器Bi，并且在惰性氣體環(huán)境下被熔化。高純度的鈉被引入容器B2，并且在惰性氣體環(huán)境下被熔化。向電解反應(yīng)器的負(fù)電極空間填充液態(tài)鈉，直至溢出。向電解反應(yīng)器的正電極空間填充液態(tài)硫，直至溢出。當(dāng)發(fā)生溢出現(xiàn)象時，從Bl流向B3的氮氣流將硫(后來為聚硫化物)從反應(yīng)器推入容器B3。容器的填充水平則通過進(jìn)一步引入硫來校正。在開始產(chǎn)生電化學(xué)功率之前，容器Bl和B2被填充至80%，同時容器B3被填充至10%。在開啟電解之前，容器Bl (硫)的底閥被斷開，設(shè)有孔板的容器B2 (鈉)的底閥被打開，支路上的鈉閥被關(guān)閉。通過接入(switch in)連接于正極和負(fù)極之間的可變電阻，從電化學(xué)反應(yīng)器獲得 0. 1-40A的電解電流。不時利用開放夾(open clip)在無電流的情況下確定電化學(xué)反應(yīng)勢。當(dāng)電化學(xué)反應(yīng)勢已低于2. OOV時，手動打開容器Bl的底閥，間斷地將液態(tài)硫引入反應(yīng)器Cl。電解反應(yīng)器的鈉空間通過來自原料容器B2的自動流入物而保持填滿狀態(tài)。在實驗過程中，原料容器Bl和B2的填充水平下降，B3中的填充水平升高。在實驗過程(其持續(xù)100小時)中，2000g的金屬鈉和4400g的硫發(fā)生反應(yīng)?？傆媯鬟f了 2330Ah的電荷。平均電池單元電壓為1.91V。對B3中收集的產(chǎn)物的分析表明其為成分 Νε^2.9。B)聚硫化鈉的電解電解設(shè)備與實例Α)的用于產(chǎn)生功率的設(shè)備相對應(yīng)。6400g的具有成分妝#2.9的聚硫化鈉被放在容器B3中。容器Bl(硫)的底閥被關(guān)閉，設(shè)有孔板的容器B2(鈉)的底閥被打開，支路上的鈉閥被關(guān)閉。通過接入連接于正極和負(fù)極之間的可調(diào)節(jié)式電解電源，向電化學(xué)反應(yīng)器提供 0. 1_40A(平均為20A)的電解電流。不時利用開放夾在無電流的情況下確定電化學(xué)反應(yīng)勢。當(dāng)電化學(xué)反應(yīng)勢已升高至2. 07V以上時，手動打開容器B3的底閥，間斷地將液態(tài)聚硫化物引入反應(yīng)器Cl。電解反應(yīng)器的鈉空間中收集的鈉自動流回至原料容器B2。在實驗過程中，容器Bl和B2中的填充水平升高，B3中的填充水平下降。在實驗過程(其持續(xù)100小時)中，從6400g的聚硫化物中生成2000g的金屬鈉和4400g的硫。在這段時間內(nèi)總計引入2330Ah的電荷。平均電池單元電壓為2. 25V。實驗的循環(huán)借助聚硫化鈉電解以電化學(xué)能產(chǎn)生和電化學(xué)能利用的順序進(jìn)行的實驗重復(fù)10 次，同時未觀察到反應(yīng)性能發(fā)生變化。實例2 2. 1 電站設(shè)計1000麗蓄電站，其具有50滿負(fù)載小時的存儲能力。圖2中描繪的流程圖示意性地示出了該電站。借助額外的電加熱和合適的熱隔離將所有產(chǎn)物輸送設(shè)備和管道維持在300°C。具有3個原料罐體積均為22000m3的罐B1、B2，及另一個容量為45000m3的罐B3。 這些容器裝填有來自油船的液態(tài)鈉(B》和液態(tài)硫(Bi)。例如，具有三個電解反應(yīng)器組Cl、 C2和C3，其分別具有334MW的標(biāo)稱電功率。這些反應(yīng)器組包括具有離子傳導(dǎo)固態(tài)電解質(zhì)的模塊式陶瓷反應(yīng)器。
1000MW的蓄電站具有總計5000m3的反應(yīng)器體積和總計500 OOOm2的電極面積。以單獨的勢通過分配器系統(tǒng)向單個反應(yīng)器提供鈉和硫。反應(yīng)中形成的聚硫化物以單獨的勢被收集，并且被送給罐B3。為避免短路，極性不同的管線和設(shè)備部件借助合適的電絕緣保持電氣隔離。電解反應(yīng)器的硫傳導(dǎo)部分為正電勢。電解反應(yīng)器的鈉傳導(dǎo)部分為負(fù)電勢。2. 2電化學(xué)功率的產(chǎn)生與在2. 1)中描述的結(jié)構(gòu)基本對應(yīng)的設(shè)備被用于通過在能量過剩的地點上提供功率來進(jìn)行存儲。通過硫的受控引入，電化學(xué)反應(yīng)勢被維持為2. OOV/單個電池單元。通過將單個電池單元電氣串聯(lián)和電氣并聯(lián)，在DC側(cè)上獲得1000V的總電壓，及每個反應(yīng)器組的334kA的總電流。直流電流通過受控的DC-AC轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換成交流電流。交流電流然后通過AC變壓器變成電網(wǎng)電壓。聚硫化鈉電解穩(wěn)壓整流器的接入使得來自電網(wǎng)的能量能夠被用在電解電池單元中。聚硫化物被送入反應(yīng)器，獲得鈉和硫。相應(yīng)的罐子被填滿或清空。直流電流的絕對值與能量產(chǎn)生過程中的一樣。充電電壓比能量產(chǎn)生過程中的放電電壓高出約0.2。充電周期該系統(tǒng)具有長期穩(wěn)定性且可穩(wěn)定循環(huán)。避免CO2的潛力實例2的蓄電站與常規(guī)的硬煤電站的比較說明了在700麗的標(biāo)稱功率的能量當(dāng)量 (=50Gffh)下運行71小時的情形。產(chǎn)生50GWh在效率為38%、特定煤消耗量為323g/kWh 的情況下需要約16180公噸硬煤。這對應(yīng)48540公噸的CO2，這是電化學(xué)蓄電站在每個功率產(chǎn)生循環(huán)中所能節(jié)省的，只要所存儲的功率全是來自可再生能源的。甚至是要將反應(yīng)物運輸數(shù)千公里的距離也是有意義的。通過這種方式，鈉和硫可以在能量可用性高的地點生產(chǎn)，并且針對性地被運送至能量需求高的地方。例如，這些反應(yīng)物可以在北非借助光伏電源來生產(chǎn)，接著跨越公海被運至海港。在運輸距離為3000km、遠(yuǎn)洋油輪的特定油耗為1. 6g重油/噸貨物/km，則對于50000twd的額外負(fù)載，重油消耗量為 244公噸。在內(nèi)燃機(jī)的動力效率為25%的情況下，這對應(yīng)為684MWh的能耗。如果50000twd 的鈉和硫被指定具有123Wh/kg的特定儲備含能量，則總的額外負(fù)載對應(yīng)為6241MWh的含能量。相應(yīng)地，在運輸3000km距離之后，只消耗了原始存儲于反應(yīng)物中的能量的11%。
權(quán)利要求
1.一種在電化學(xué)電站中利用具有作為反應(yīng)物的堿金屬和硫的電化學(xué)反應(yīng)器存儲、運輸和供應(yīng)電化學(xué)能的方法，其中，在需求能量的地點1)提供至少一個包含高純度液態(tài)硫的原料容器BS和至少一個包含高純度液態(tài)堿金屬的原料容器BA ；2)提供至少一個電化學(xué)堿金屬/硫反應(yīng)器，其中該反應(yīng)器包括至少以下部件2.1負(fù)極隔室A，用于容納液態(tài)堿金屬；2. 2正極隔室K，用于容納液態(tài)硫，其中2. 3所述隔室A和K被固態(tài)電解質(zhì)E隔開，所述電解質(zhì)E在電池單元的工作溫度下允許因堿金屬的氧化形成的陽離子通過；2. 4電極，用于斷開用于由堿金屬與硫發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的電功率的外部電流線路；3)原料容器BA被連接到所述負(fù)極隔室A，原料容器BS被連接到所述正極隔室K，其中， 將液態(tài)堿金屬引入所述負(fù)極隔室A，并將液態(tài)硫引入所述正極隔室K ；4)斷開所述外部電流線路，使得堿金屬發(fā)生氧化、在所述陰極空間K中形成堿金屬硫化物、以及形成電流；5)取出在所述正極隔室中形成的堿金屬硫化物，并且在原料容器BAS中收集所述堿金屬硫化物；6)將在所述原料容器BAS中收集的堿金屬硫化物運至能量可用性高的地點處的第二電化學(xué)電池單元，并在該電化學(xué)電池單元中電解所述堿金屬硫化物，從而形成高純度的硫和鈉；7)將在步驟6)中獲得的硫和堿金屬成分中的至少一個運至需要能量的地點并送入被構(gòu)造為功率發(fā)生器的堿金屬-硫電站。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將電流提供給電極和/或從電極放出電流通過均勻分布于所述電極表面上的多個點來實現(xiàn)。
3.如前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其中所述液態(tài)堿金屬為高純度的鈉。
4.如前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其中所述原料容器DA通過電勢隔離與所述電池單元電隔離。
5.如前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其中通過在超大氣壓下引入的惰性氣體使液態(tài)堿金屬進(jìn)行循環(huán)。
6.如前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其中液態(tài)硫和液態(tài)聚硫化鈉被包含在所述陰極隔室中。
7.如前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其中液態(tài)硫和聚硫化鈉被包含在所述陰極隔室中。
8.如前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其中能夠優(yōu)選通過MgO或Li2O被穩(wěn)定化的 β -氧化鋁或β，-氧化鋁被用作電解質(zhì)Ε。
9.如前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其中維持至少300°C的工作溫度。
10.如前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其中在所述陰極隔室中使用負(fù)載電解質(zhì)。
11.如前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其中所述電池單元表現(xiàn)為管狀反應(yīng)器。
12.如前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其中所述液態(tài)堿金屬為高純度的鈉，其二價陽離子的最大含量小于3ppm。
13.如前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其中將在放電期間形成的堿金屬聚硫化物引入至少一個原料容器中，該原料容器與用于放電和提供電力的設(shè)備斷開，以及通過在物理分開的地點處的第二電池單元中引入電能將堿金屬聚硫化物再分解成堿金屬和硫，其中所述第二電池單元能夠在結(jié)構(gòu)上與所述第一電池單元相對應(yīng)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中用于電解聚硫化鈉所需的電功率在物理分開的地點處通過太陽能、風(fēng)能或水電站或者通過地?zé)峁ぞ邅懋a(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明涉及存儲、運輸和輸出電化學(xué)能的方法，其中存儲和輸出空間分離，所述方法利用至少一個具有作為反應(yīng)物的堿金屬和硫的電化學(xué)反應(yīng)器，其中所述電化學(xué)反應(yīng)器包括通過固體電解質(zhì)分開的兩個隔室。
文檔編號H01M8/10GK102449838SQ201080023453
公開日2012年5月9日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者A·菲舍爾, C·于布勒, D·本德爾, G·胡貝爾, M·埃倫施泰因 申請人:巴斯夫歐洲公司