專(zhuān)利名稱(chēng)：采用氧化還原液流電池的燃料系統(tǒng)的制作方法
采用氧化還原液流電池的燃料系統(tǒng)相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)涉及2009年8月21日提交的名稱(chēng)為〃 Fuel System Using Redox Flow Battery"的序列號(hào)為61/235，859的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)和2009年4月6提交的名稱(chēng)為"Fuel System Using Redox Flow Battery"的序列號(hào)為61/166，958的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)。這些申請(qǐng)的全文以引用的方式并入。通過(guò)引用并入本文中引用的所有專(zhuān)利、專(zhuān)利申請(qǐng)和專(zhuān)利公開(kāi)的全文據(jù)此以引用的方式并入，以便更充分地描述本領(lǐng)域的技術(shù)人員在截至本文所述的發(fā)明日期時(shí)已知的技術(shù)狀態(tài)。
背景技術(shù)：
氧化還原液流電池，也稱(chēng)為液流電池或氧化還原電池或可逆燃料電池，是其中正極反應(yīng)物和負(fù)極反應(yīng)物在液體溶液中為可溶的金屬離子的儲(chǔ)能裝置，上述金屬離子在電池工作期間被氧化或還原。將兩個(gè)可溶的氧化還原電對(duì)分別用于正極和負(fù)極來(lái)避免固相反應(yīng)。氧化還原液流電池通常具有發(fā)電組件，該發(fā)電組件包括至少一個(gè)分隔正極反應(yīng)物和負(fù)極反應(yīng)物(也分別稱(chēng)為陰極漿料和陽(yáng)極漿料)的離子輸送膜，以及促進(jìn)電子向外電路轉(zhuǎn)移但不參與氧化還原反應(yīng)(即集流體材料本身不進(jìn)行法拉第活動(dòng)(Faradaic activity))的正極集流體和負(fù)極集流體(也稱(chēng)為電極)。本文中提及了液流電池的部件和常規(guī)一次或二次電池的部件在術(shù)語(yǔ)上的差異。液流電池中的電極活性溶液通常稱(chēng)為電解質(zhì)，并且具體地稱(chēng)為陰極漿料和陽(yáng)極漿料，這與其中電解質(zhì)僅為離子傳輸介質(zhì)且不進(jìn)行法拉第活動(dòng)的鋰離子電池的情況大不相同。在液流電池中，在其上發(fā)生氧化還原反應(yīng)且電子在此傳輸?shù)交騻鬏斪酝怆娐返姆请娀瘜W(xué)活性部件稱(chēng)為電極，而在常規(guī)一次或二次電池中，它們稱(chēng)為集流體。雖然氧化還原液流電池具有許多吸引人的特征，包括它們通過(guò)增加陰極漿料和陽(yáng)極漿料貯存室的尺寸幾乎可被構(gòu)建到總充電容量的任意值的事實(shí)，但它們的缺陷之一在于其在很大程度上由金屬離子氧化還原電對(duì)在液體溶劑中的溶解度決定的能量密度比較低。 可提高金屬離子的溶解度的程度是有限的。在含水電解質(zhì)電池，特別是利用鋅作為電活性材料的電池的領(lǐng)域中，描述了含有金屬顆粒懸浮液且其中該懸浮液流經(jīng)膜和集流體的電解質(zhì)。參見(jiàn)例如美國(guó)專(zhuān)利 No. 4，126，733和No. 5，368，952以及歐洲專(zhuān)利EP 0330290Β1ο此類(lèi)電極的所述目的是防止有害的ai金屬枝晶形成、防止有害的電極鈍化、或提高電池放電時(shí)可溶解于正極中的鋅酸鹽的量。然而，此類(lèi)含水電池的能量密度甚至在使用具有顆粒懸浮液的電解質(zhì)時(shí)仍相對(duì)較低。此類(lèi)電池不能提供足夠高的比能來(lái)使電動(dòng)車(chē)輛進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行，也不能在比能或能量密度方面提供超過(guò)用于靜止儲(chǔ)能的常規(guī)氧化還原電池的極大改進(jìn)，包括例如在網(wǎng)格服務(wù)或儲(chǔ)存間歇式可再生能源(如風(fēng)能和太陽(yáng)能)中的應(yīng)用
發(fā)明內(nèi)容
描述了用于使用液流電池的燃料車(chē)輛的可交換式燃料槽?？山粨Q式燃料槽包括可用于氧化還原液流電池中進(jìn)行發(fā)電的陰極漿料和/或陽(yáng)極漿料。如以下更詳細(xì)地描述，所述陽(yáng)極漿料和陰極漿料流經(jīng)離子滲透膜和連接至外電路的電極，從而參與氧化還原化學(xué)過(guò)程?？山粨Q式燃料槽和液流電池組電池(flow battery cell)(其組合稱(chēng)為“堆(stack)”) 的組合稱(chēng)為“電源系統(tǒng)”。燃料槽被構(gòu)造為易于從電源系統(tǒng)中移除，并且易于排空和再填充。 因而，可更換廢棄燃料和/或可在填充過(guò)程中改變質(zhì)量或性質(zhì)，以為電源系統(tǒng)提供更大的通用性或功能性。在其它實(shí)施方案中，電源系統(tǒng)配備有內(nèi)部監(jiān)測(cè)能力，從而可知曉電池狀態(tài)?？杀O(jiān)測(cè)的電源系統(tǒng)屬性可提供關(guān)于陽(yáng)極漿料和陰極漿料的充電狀態(tài)的信息，即該槽是否為“滿(mǎn)”或 “空”。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也可提供關(guān)于該系統(tǒng)的其它性質(zhì)的信息，以大體上提供關(guān)于電源系統(tǒng)的健康狀態(tài)的信息且識(shí)別可能危險(xiǎn)或需要校正的狀態(tài)。在另一方面，電源系統(tǒng)可包括電能儲(chǔ)存裝置以及在一種一體化裝置(integrated device)中同時(shí)為常規(guī)可充電電池和液流電池的電源。其適用于各種電池化學(xué)類(lèi)型，包括含水電池(諸如，鎳金屬氫化物類(lèi)型)以及非水電池(包括可充電鋰電池、可充電鈉電池或者基于其它堿性的或堿土的或非堿性的工作離子的電池)。鑒于基于鋰離子化學(xué)的一個(gè)實(shí)施方案，此電池的基本構(gòu)造具有隔板，如常規(guī)可充電鋰電池中那樣，該隔板的一側(cè)為鋰電池正極或負(fù)極或二者兼有。即，所述電極包含陰極活性材料或陽(yáng)極活性材料，并且可包含該活性材料在金屬集流體上的涂層，或可為獨(dú)立式電極層(諸如包含該活性材料、任選地具有其它組分(如聚合物粘結(jié)劑或含碳導(dǎo)電劑或者金屬添加劑或粘結(jié)劑)的密實(shí)層或燒結(jié)層)。 這些離子儲(chǔ)存電極被稱(chēng)為靜止電極。然而，與常規(guī)鋰電池電極不同，所述靜止電極中的一個(gè)或兩個(gè)可滲透液流電池的陰極漿料或陽(yáng)極漿料，從而在裝置運(yùn)行期間，可僅對(duì)靜止電極上的活性材料、僅對(duì)液流電池的陰極漿料或陽(yáng)極漿料或二者兼有進(jìn)行充電或放電。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，氧化還原液流電池具有多電池堆設(shè)計(jì)，其包括陽(yáng)極漿料或陰極漿料中的半固體反應(yīng)物或稠密液體反應(yīng)物。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)流量閥和泵將氧化還原液流電池連接至陽(yáng)極漿料儲(chǔ)槽和陰極漿料儲(chǔ)槽。在一些實(shí)施方案中，根據(jù)陽(yáng)極漿料/陰極漿料的充電/放電階段可使陽(yáng)極漿料/陰極漿料的流動(dòng)方向反向。在一些具體的實(shí)施方案中，儲(chǔ)槽包括儲(chǔ)存已放電的半固體反應(yīng)物或稠密液體反應(yīng)物的軟外殼，可將該已放電的材料傳送回裝置中以進(jìn)行充電。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)歧管將半固體反應(yīng)物或稠密液體反應(yīng)物引入堆疊電池的每個(gè)電池隔室中。在一些實(shí)施方案中，可將閥門(mén)安裝在歧管上。在一些實(shí)施方案中，可將閥門(mén)設(shè)置在電池隔室入口的正前方。在一些實(shí)施方案中，可將閥門(mén)設(shè)置在電池隔室出口的正后方。這些閥門(mén)可降低系統(tǒng)的短路風(fēng)險(xiǎn)。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)噴射器連接至半固體多堆疊電池的歧管，并且加壓區(qū)域(充氣室(plenum))形成于歧管內(nèi)?？墒褂贸錃馐覍㈥帢O漿料或陽(yáng)極漿料遞送至單個(gè)電池隔室或一組電池隔室中。在一些實(shí)施方案中，半固體氧化還原液流多電池堆或稠密液體氧化還原液流多電池堆可通過(guò)堆疊板來(lái)組裝。所述氧化還原多電池堆的歧管通過(guò)將板堆疊在一起而形成。在一些具體的實(shí)施方案中，歧管的內(nèi)表面可涂覆不導(dǎo)電材料，以使穿過(guò)液體的分路電流最小化。在一方面，包括設(shè)置在其內(nèi)的電源系統(tǒng)的可移動(dòng)裝置的操作方法，包括
提供多個(gè)液流電池，每個(gè)液流電池包括正極集流體；負(fù)極集流體；分隔正極集流體和負(fù)極集流體的離子滲透膜；其中正極集流體和離子滲透膜限定了容納正電活性材料的正電活性區(qū)；其中負(fù)極集流體和離子滲透膜限定了容納負(fù)電活性材料的負(fù)電活性區(qū)；其中正電活性材料和負(fù)電活性材料中的至少一種包含電活性區(qū)中的可流動(dòng)的氧化還原組合物；至少一個(gè)用于將可流動(dòng)的氧化還原組合物分配至正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中的分配容器，其中該分配容器與多個(gè)液流電池連接且與電活性區(qū)流體連通，并且該分配容器能夠從液流電池處連接和斷開(kāi)；和至少一個(gè)用于從正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中接收可流動(dòng)的氧化還原組合物的接收容器，其中該接收容器與液流電池連接且與所述電活性區(qū)流體連通，并且該接收容器能夠從液流電池處連接和斷開(kāi)；將分配容器中的可流動(dòng)的氧化還原組合物引入電活性區(qū)中的至少一個(gè)中，以使液流電池放電，從而提供電能來(lái)操作裝置；以及接收接收容器中的已放電的氧化還原組合物。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括通過(guò)將分配容器更換為含有新鮮可流動(dòng)的氧化還原組合物的新分配容器來(lái)向電源系統(tǒng)補(bǔ)給燃料。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括將接收容器更換為新的空接收容器。在任何前述實(shí)施方案中，可移動(dòng)裝置為車(chē)輛。在任何前述實(shí)施方案中，可移動(dòng)裝置為可移動(dòng)發(fā)電機(jī)。在任何前述實(shí)施方案中，車(chē)輛為陸地、空中或水上運(yùn)載工具。在任何前述實(shí)施方案中，氧化還原組合物包含可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物，該組合物能夠在電池工作期間吸收和釋放離子。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括通過(guò)將含有氧化還原組合物的分配容器更換為含有新鮮可流動(dòng)的氧化還原組合物的新分配容器來(lái)向電源系統(tǒng)補(bǔ)給燃料。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物具有至少一種不同于上述氧化還原組合物的特性。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物和上述氧化還原組合物具有不同的功率密度。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物和上述氧化還原組合物具有不同的能量密度。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物和上述氧化還原組合物具有不同的半固體粒度。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物和上述氧化還原組合物具有不同的電活性材料濃度。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物與上述氧化還原組合物相比具有較小的半固體粒度和較高的功率密度。
在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物與上述氧化還原組合物相比具有較高的電活性材料濃度和較高的能量密度。在任何前述實(shí)施方案中，分配容器和接收容器構(gòu)成單體(unitary body)。在任何前述實(shí)施方案中，多個(gè)液流電池構(gòu)成一組液流電池，并且分配容器和接收容器與液流電池堆可逆地連接。在任何前述實(shí)施方案中，液流電池并聯(lián)連接。在任何前述實(shí)施方案中，液流電池串聯(lián)連接。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括提供設(shè)置于分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)與液流電池堆之間的泵。在任何前述實(shí)施方案中，泵為可對(duì)兩個(gè)方向上的流量進(jìn)行操作的可逆式流量泵。在任何前述實(shí)施方案中，分配容器或接收容器包括柔性軟外殼。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括設(shè)置在每個(gè)燃料電池的入口處的閥門(mén)，以控制進(jìn)入相應(yīng)液流電池的氧化還原組合物的流量且使相鄰液流電池之間的分路電流最小化。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括提供多孔噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)被構(gòu)造且被布置成控制遞送至每個(gè)液流電池的每個(gè)電活性區(qū)的氧化還原組合物的量。在任何前述實(shí)施方案中，多孔噴射系統(tǒng)包括多個(gè)隔室，每個(gè)隔室與液流電池堆中的液流電池的子組和用于將氧化還原組合物引入每個(gè)隔室中的噴射器流體連通。在任何前述實(shí)施方案中，多個(gè)隔室中的壓力大于電活性區(qū)中的壓力。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括具有用于使液流電池堆中的冷卻劑循環(huán)的冷卻系統(tǒng)。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括提供連接至分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的監(jiān)測(cè)儀，以監(jiān)測(cè)分配容器或接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的氧化還原組合物的體積或含量。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括用新鮮的氧化還原組合物來(lái)補(bǔ)充分配容器。在任何前述實(shí)施方案中，補(bǔ)充分配容器包括將新的氧化還原組合物引入分配容器中。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括從接收容器中移除已放電的氧化還原組合物。在任何前述實(shí)施方案中，從接收容器中移除已放電的氧化還原組合物包括排空接收容器中的已放電的氧化還原組合物。在任何前述實(shí)施方案中，分配容器和接收容器構(gòu)成單體，該單體具有位于接收隔室和分配隔室之間的可移動(dòng)膜，并且該方法還包括將單體更換為新的單體，該新的單體包括含有新鮮可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的電力儲(chǔ)存容器以及空的廢棄的氧化還原組合物儲(chǔ)存容器。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括監(jiān)測(cè)分配容器或接收容器中的可流動(dòng)的氧化還原組合物的液位。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括
將氧化還原組合物的流動(dòng)方向反向，以使得廢棄的氧化還原組合物從接收容器流向電活性區(qū)；以及向電源系統(tǒng)施加反向電壓，以對(duì)已放電的氧化還原組合物進(jìn)行再充電。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括使再充電的氧化還原組合物從電活性區(qū)前移至分配容器中，以進(jìn)行儲(chǔ)存。在任何前述實(shí)施方案中，廢棄的氧化還原組合物的流量由可逆泵控制。在任何前述實(shí)施方案中，選擇已放電的可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的粒度，以提供預(yù)選的功率密度。在任何前述實(shí)施方案中，選擇已放電的可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的以重量％計(jì)的荷載，以提供氧化還原組合物的預(yù)選的能量容量。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括在放電之前、之中或之后監(jiān)測(cè)氧化還原組合物的狀態(tài)。在任何前述實(shí)施方案中，監(jiān)測(cè)的狀態(tài)包括陰極氧化還原組合物或陽(yáng)極氧化還原組合物的溫度、流速或相對(duì)量。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)改變氧化還原組合物的性質(zhì)。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括增加氧化還原組合物沿著電活性區(qū)的流速，以增加液流電池的功率。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括重新調(diào)整可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物。在任何前述實(shí)施方案中，上述重新調(diào)整包括從氧化還原組合物中分離殘余水；添加附加鹽以提高離子電導(dǎo)性；添加溶劑或電解質(zhì)添加劑；添加包括用于離子儲(chǔ)存的活性材料或?qū)щ娞砑觿┑母郊庸滔啵粡囊后w電解質(zhì)中分離固相；添加助凝劑；更換液體電解質(zhì)；或其任意組合。在任何前述實(shí)施方案中，液流電池中的至少一個(gè)包括包含可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的電極，該組合物能夠在電池工作期間吸收和釋放離子；和靜止電極。在另一方面，包括設(shè)置在其內(nèi)的電源系統(tǒng)的靜止裝置的操作方法，包括提供多個(gè)液流電池，每個(gè)液流電池包括正極集流體；負(fù)極集流體；分隔正極集流體和負(fù)極集流體的離子滲透膜；其中正極集流體和離子滲透膜限定了容納正電活性材料的正電活性區(qū)；
其中負(fù)極集流體和離子滲透膜限定了容納負(fù)電活性材料的負(fù)電活性區(qū)；其中正電活性材料和負(fù)電活性材料中的至少一種包含電活性區(qū)中的可流動(dòng)的氧化還原組合物；至少一個(gè)用于將可流動(dòng)的氧化還原組合物分配至正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中的分配容器，其中該分配容器與多個(gè)液流電池連接且與電活性區(qū)流體連通，并且該容器能夠從液流電池處連接和斷開(kāi)；和至少一個(gè)用于從正或負(fù)電活性區(qū)之一中接收可流動(dòng)的氧化還原組合物的接收容器，其中該接收容器與液流電池連接且與電活性區(qū)流體連通，并且該容器能夠從液流電池處連接和斷開(kāi)；將分配容器中的可流動(dòng)的氧化還原組合物引入電活性區(qū)中的至少一個(gè)中，以使液流電池放電，從而提供電能來(lái)操作裝置；以及接收接收容器中的已放電的氧化還原組合物。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括通過(guò)將分配容器更換為含有新鮮可流動(dòng)的氧化還原組合物的新分配容器來(lái)向電源系統(tǒng)補(bǔ)給燃料。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括將接收容器更換為新的空接收容器。在任何前述實(shí)施方案中，靜止裝置為靜止發(fā)電機(jī)。在任何前述實(shí)施方案中，氧化還原組合物包含可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物，該組合物能夠在電池工作期間吸收和釋放離子。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括通過(guò)將含有氧化還原組合物的分配容器更換為含有新鮮可流動(dòng)的氧化還原組合物的新分配容器來(lái)向電源系統(tǒng)補(bǔ)給燃料。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物具有至少一種不同于上述氧化還原組合物的特性。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物和上述氧化還原組合物具有不同的功率密度。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物和上述氧化還原組合物具有不同的能量密度。在任何前述實(shí)施方案中，多個(gè)液流電池構(gòu)成一組液流電池，并且分配容器和接收容器與液流電池堆可逆地連接。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括提供連接至分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的監(jiān)測(cè)儀，以監(jiān)測(cè)分配容器或接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的氧化還原組合物的體積或含量。在任何前述實(shí)施方案中，分配容器和接收容器構(gòu)成單體，該單體具有位于接收隔室和分配隔室之間的可移動(dòng)膜，并且該方法還包括將單體更換為新的單體，該新的單體包括含有新鮮可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的電力儲(chǔ)存容器以及空的廢棄的氧化還原組合物儲(chǔ)存容器。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括將氧化還原組合物的流動(dòng)方向反向，以使得廢棄的氧化還原組合物從接收容器流向電活性區(qū)；以及向電源系統(tǒng)施加反向電壓，以對(duì)已放電的氧化還原組合物進(jìn)行再充電。
在另一方面，描述了包括設(shè)置在其內(nèi)的電源系統(tǒng)的車(chē)輛，該電源系統(tǒng)包括多個(gè)液流電池，每個(gè)液流電池包括正極集流體；負(fù)極集流體；分隔正極集流體和負(fù)極集流體的離子滲透膜；其中正極集流體和離子滲透膜限定了容納正電活性材料的正電活性區(qū)；其中負(fù)極集流體和離子滲透膜限定了容納負(fù)電活性材料的負(fù)電活性區(qū)；其中正電活性材料和負(fù)電活性材料中的至少一種包含電活性區(qū)中的可流動(dòng)的氧化還原組合物；至少一個(gè)用于將可流動(dòng)的氧化還原組合物分配至正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中的分配容器，其中該分配容器與多個(gè)液流電池連接且與電活性區(qū)流體連通，并且該容器能夠從液流電池處連接和斷開(kāi)；和至少一個(gè)用于從正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中接收可流動(dòng)的氧化還原組合物的接收容器，其中該接收容器與液流電池連接且與電活性區(qū)體連通，并且該容器能夠從液流電池處連接和斷開(kāi)；其中設(shè)置分配容器以提供移除和更換途徑。在任何前述實(shí)施方案中，電源系統(tǒng)能夠通過(guò)將含有可流動(dòng)的氧化還原組合物的分配容器更換為含有新鮮可流動(dòng)的氧化還原組合物的新分配容器來(lái)補(bǔ)給燃料。在任何前述實(shí)施方案中，接收容器能夠被更換為新的空接收容器。在任何前述實(shí)施方案中，氧化還原組合物包含可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物，該組合物能夠在電池工作期間吸收和釋放離子。在任何前述實(shí)施方案中，電源系統(tǒng)能夠通過(guò)將含有可流動(dòng)的氧化還原組合物的分配容器更換為含有新鮮可流動(dòng)的氧化還原組合物的新分配容器來(lái)補(bǔ)給燃料。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物具有至少一種不同于上述氧化還原組合物的特性。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物和上述氧化還原組合物具有不同的功率密度。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物和上述氧化還原組合物具有不同的能量密度。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物和上述氧化還原組合物具有不同的半固體粒度。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物和上述氧化還原組合物具有不同的電活性材料濃度。在任何前述實(shí)施方案中，分配容器和接收容器構(gòu)成單體。在任何前述實(shí)施方案中，多個(gè)液流電池構(gòu)成一組液流電池，并且分配和接收容器與液流電池堆可逆地連接。在任何前述實(shí)施方案中，電源系統(tǒng)還包括設(shè)置于分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)與液流電池堆之間的泵。在任何前述實(shí)施方案中，泵為可對(duì)兩個(gè)方向上的流量進(jìn)行操作的可逆式流量泵。在任何前述實(shí)施方案中，分配容器和接收容器包括柔性軟外殼。
在任何前述實(shí)施方案中，車(chē)輛還包括設(shè)置在每個(gè)燃料電池的入口處的閥門(mén)，以控制進(jìn)入相應(yīng)液流電池的氧化還原組合物的流量且使相鄰燃料電池之間的分路電流最小化。在任何前述實(shí)施方案中，車(chē)輛還包括多孔噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)被構(gòu)造且被布置成控制遞送至每個(gè)液流電池的每個(gè)電活性區(qū)的氧化還原組合物的量。在任何前述實(shí)施方案中，車(chē)輛還包括連接至分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的監(jiān)測(cè)儀，以監(jiān)測(cè)分配容器或接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的氧化還原組合物的體積或含量。在任何前述實(shí)施方案中，分配容器和接收容器構(gòu)成單體，該單體具有位于接收隔室和分配隔室之間的可移動(dòng)膜，并且該方法還包括將單體更換為新的單體，該新的單體包括含有新鮮可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的電力儲(chǔ)存容器以及空的廢棄的氧化還原組合物儲(chǔ)存容器。在另一方面，電源系統(tǒng)包括多個(gè)液流電池，每個(gè)液流電池包括正極集流體；負(fù)極集流體；分隔正極集流體和負(fù)極集流體的離子滲透膜；其中正極集流體和離子滲透膜限定了容納正極的正電活性區(qū)；其中負(fù)極集流體和離子滲透膜限定了容納負(fù)極的負(fù)電活性區(qū)；其中正極和負(fù)極中的至少一個(gè)包含電活性區(qū)中的可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物，該組合物能夠在電池工作期間吸收和釋放離子；至少一個(gè)用于將可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物分配至正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中的分配儲(chǔ)存容器，其中該分配儲(chǔ)存容器與多個(gè)液流電池連接且與電活性區(qū)流體連通，并且該分配容器能夠從液流電池處連接和斷開(kāi)；和至少一個(gè)用于從正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中接收可流動(dòng)的氧化還原組合物的接收儲(chǔ)存容器，其中該接收容器與液流電池連接且與電活性區(qū)流體連通，并且該接收容器能夠從液流電池處連接和斷開(kāi)。在任何前述實(shí)施方案中，正極具有包含可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的陰極漿料，并且負(fù)極具有包含可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的陽(yáng)極漿料。在任何前述實(shí)施方案中，電力儲(chǔ)存容器和廢棄的氧化還原組合物儲(chǔ)存容器構(gòu)成單體。在任何前述實(shí)施方案中，多個(gè)液流電池構(gòu)成一組液流電池，其中每個(gè)液流電池包括至少一個(gè)包含可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的電極，該組合物能夠在電池工作期間吸收或釋放離子；并且分配容器和接收容器與液流電池堆可逆地連接。在任何前述實(shí)施方案中，液流電池并聯(lián)連接。在任何前述實(shí)施方案中，液流電池串聯(lián)連接。在任何前述實(shí)施方案中，電源系統(tǒng)還包括設(shè)置于分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)與液流電池之間的泵。
在任何前述實(shí)施方案中，泵為可逆式流量泵。在任何前述實(shí)施方案中，分配容器和接收容器包括柔性軟外殼。在任何前述實(shí)施方案中，電源系統(tǒng)還包括設(shè)置在每個(gè)燃料電池的入口處的閥門(mén)， 以控制進(jìn)入相應(yīng)液流電池的氧化還原組合物的流量且使相鄰燃料電池之間的分路電流最小化。在任何前述實(shí)施方案中，電源系統(tǒng)還包括多孔噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)被構(gòu)造且被布置成控制遞送至每個(gè)液流電池的每個(gè)電活性區(qū)的氧化還原組合物的量。在任何前述實(shí)施方案中，多孔噴射系統(tǒng)包括用于將氧化還原組合物引入隔室中的噴射器，該隔室向所有液流電池的子部分提供氧化還原組合物。在任何前述實(shí)施方案中，多孔噴射系統(tǒng)提供的隔室壓力大于電活性區(qū)的壓力，以使每個(gè)液流電池之間的分路電流最小化。在任何前述實(shí)施方案中，電源系統(tǒng)還包括用于使液流電池中的冷卻劑循環(huán)的冷卻系統(tǒng)。在任何前述實(shí)施方案中，電源系統(tǒng)還包括連接至電力儲(chǔ)存容器的液位計(jì)，以監(jiān)測(cè)可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的充電狀態(tài)。在另一方面，描述了操作電源系統(tǒng)的方法，包括提供電源系統(tǒng)，其包括多個(gè)液流電池，每個(gè)液流電池包括正極集流體；負(fù)極集流體；分隔正極集流體和負(fù)極集流體的離子滲透膜；其中正極集流體和離子滲透膜限定了容納正極的正電活性區(qū)；其中負(fù)極集流體和離子滲透膜限定了容納負(fù)極的負(fù)電活性區(qū)；其中正極和負(fù)極中的至少一個(gè)包含電活性區(qū)中的可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物，該組合物能夠在電池工作期間吸收和釋放離子；至少一個(gè)用于將可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物分配至正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中的分配儲(chǔ)存容器，其中該分配儲(chǔ)存容器與多個(gè)液流電池連接且與電活性區(qū)流體連通，并且該分配容器能夠從液流電池處連接和斷開(kāi)；和至少一個(gè)用于從正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中接收可流動(dòng)的氧化還原組合物的接收儲(chǔ)存容器，其中該接收容器與液流電池連接且與電活性區(qū)流體連通，并且該接收容器能夠從液流電池處連接和斷開(kāi)；將分配容器中的可流動(dòng)的氧化還原組合物引入至少一個(gè)電活性區(qū)中，以使液流電池放電，從而提供電能來(lái)操作裝置；以及接收接收容器中的已放電的氧化還原組合物。通過(guò)將含有氧化還原組合物的分配容器更換為含有新鮮可流動(dòng)的氧化還原組合物的新分配容器來(lái)向電源系統(tǒng)補(bǔ)給燃料。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括將接收容器更換為新的空接收容器。
在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物具有至少一種不同于上述氧化還原組合物的特性。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物和上述氧化還原組合物具有不同的功率密度。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物和上述氧化還原組合物具有不同的能量密度。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物和上述氧化還原組合物具有不同的半固體粒度。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物和上述氧化還原組合物具有不同的電活性材料濃度。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物與上述氧化還原組合物相比具有較小的半固體粒度和較高的功率密度。在任何前述實(shí)施方案中，新鮮的氧化還原組合物與上述氧化還原組合物相比具有較高的電活性材料濃度和較高的能量密度。在任何前述實(shí)施方案中，分配容器和接收容器構(gòu)成單體。在任何前述實(shí)施方案中，多個(gè)液流電池構(gòu)成一組液流電池，并且分配容器和接收容器與液流電池堆可逆地連接。在任何前述實(shí)施方案中，液流電池并聯(lián)連接。在任何前述實(shí)施方案中，液流電池串聯(lián)連接。在任何前述實(shí)施方案中，電源系統(tǒng)還包括設(shè)置于分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)與液流電池堆之間的泵。在任何前述實(shí)施方案中，泵為可對(duì)兩個(gè)方向上的流量進(jìn)行操作的可逆式流量泵。在任何前述實(shí)施方案中，分配容器或接收容器包括柔性軟外殼。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括設(shè)置在每個(gè)燃料電池的入口處的閥門(mén)，以控制進(jìn)入相應(yīng)液流電池的氧化還原組合物的流量且使相鄰液流電池之間的分路電流最小化。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括提供多孔噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)被構(gòu)造且被布置成控制遞送至每個(gè)液流電池的每個(gè)電活性區(qū)的氧化還原組合物的量。在任何前述實(shí)施方案中，多孔噴射系統(tǒng)包括多個(gè)隔室，每個(gè)隔室與液流電池堆中的液流電池的子組和用于將氧化還原組合物引入每個(gè)隔室中的噴射器流體連通。在任何前述實(shí)施方案中，多個(gè)隔室中的壓力大于電活性區(qū)中的壓力。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括具有用于使液流電池堆中的冷卻劑循環(huán)的冷卻系統(tǒng)。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括提供連接至分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的監(jiān)測(cè)儀，以監(jiān)測(cè)分配容器或接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的氧化還原組合物的體積或含量。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括用新鮮的氧化還原組合物來(lái)補(bǔ)充分配容
ο在任何前述實(shí)施方案中，補(bǔ)充分配容器包括將新的氧化還原組合物引入分配容器中。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括從接收容器中移除已放電的氧化還原組合物。在任何前述實(shí)施方案中，從接收容器中移除已放電的氧化還原組合物包括排空接收容器中的已放電的氧化還原組合物。在任何前述實(shí)施方案中，分配容器和接收容器構(gòu)成單體，該單體具有位于接收隔室和分配隔室之間的可移動(dòng)膜，并且該方法還包括將單體更換為新的單體，該新的單體包括含有新鮮可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的電力儲(chǔ)存容器以及空的廢棄的氧化還原組合物儲(chǔ)存容器。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括監(jiān)測(cè)分配容器或接收容器中的可流動(dòng)的氧化還原組合物的液位。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括將氧化還原組合物的流動(dòng)方向反向，以使得廢棄的氧化還原組合物從接收容器流向電活性區(qū)；以及向電源系統(tǒng)施加反向電壓，以對(duì)已放電的氧化還原組合物進(jìn)行再充電。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括使再充電的氧化還原組合物從電活性區(qū)前移至分配容器中，以進(jìn)行儲(chǔ)存。在任何前述實(shí)施方案中，所述廢棄的氧化還原組合物的流量由可逆泵控制。在任何前述實(shí)施方案中，選擇已放電的可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的粒度，以提供預(yù)選的功率密度。在任何前述實(shí)施方案中，選擇已放電的可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的以重量％計(jì)的荷載，以提供氧化還原組合物的預(yù)選的能量容量。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括在放電之前、之中或之后監(jiān)測(cè)氧化還原組合物的狀態(tài)。在任何前述實(shí)施方案中，監(jiān)測(cè)的狀態(tài)包括陰極氧化還原組合物或陽(yáng)極氧化還原組合物的溫度、流速或相對(duì)量。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)改變氧化還原組合物的性質(zhì)。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括增加氧化還原組合物沿著電活性區(qū)的流速，以增加液流電池的功率。在任何前述實(shí)施方案中，該方法還包括重新調(diào)整可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物。在任何前述實(shí)施方案中，上述重新調(diào)整包括從氧化還原組合物中分離殘余水；添加附加鹽以提高離子電導(dǎo)性；添加溶劑或電解質(zhì)添加劑；添加包括用于離子儲(chǔ)存的活性材料或?qū)щ娞砑觿┑母郊庸滔?；從液體電解質(zhì)中分離固相；添加助凝劑；
更換液體電解質(zhì)；或其任意組合。在任何前述實(shí)施方案中，液流電池中的至少一個(gè)包括包含可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的電極，該組合物能夠在電池工作期間吸收和釋放離子；和靜止電極。


參照以下附圖描述該主題，以下附圖僅出于說(shuō)明目的而示出而并不旨在限制本發(fā)明。圖1為根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的電源系統(tǒng)的圖示，該系統(tǒng)具有能量堆和可互換式燃料容器。圖2為根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的能量堆的橫截面圖示，其示出了將陽(yáng)極漿料和陰極漿料引入該堆中。圖3為根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的具有并聯(lián)電連接電池的能量堆的橫截面圖示。圖4為根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的多個(gè)串聯(lián)電連接的能量堆的橫截面圖示。圖5為根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的可拆卸式燃料儲(chǔ)存系統(tǒng)的圖示。圖6A-6B為根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的具有可移動(dòng)膜的燃料槽的圖示。圖7A-C為根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的含有不同等級(jí)的陽(yáng)極漿料或陰極漿料的燃料槽的圖示。圖8A-C為根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的含有不同功率等級(jí)的陽(yáng)極漿料或陰極漿料的燃料槽的圖示。圖9A-9B示出了根據(jù)多個(gè)實(shí)施方案的陽(yáng)極漿料燃料槽和陰極漿料燃料槽的再充電和更換情況。圖10示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的多氧化還原液流電池堆裝置。圖11示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的多氧化還原液流電池堆，其中陰極漿料和陽(yáng)極漿料的流動(dòng)方向是可逆的。圖12A-12E示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的多電池半固體液流電池堆設(shè)計(jì)和可并入該設(shè)計(jì)中的各種閥門(mén)類(lèi)型。圖13示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的用于半固體液流多電池堆的多孔噴射系統(tǒng)。圖14示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的由堆疊板組裝的具有多氧化還原液流電池堆設(shè)計(jì)的雙極板之一的平面圖。圖15示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的半固體液流多電池堆設(shè)計(jì)，其中歧管通過(guò)將這些板堆疊在一起而形成。
具體實(shí)施例方式描述了汽車(chē)或其它電源系統(tǒng)(包括液流電池)，其中提供電源的堆易于與容納陰極漿料和陽(yáng)極漿料(或者稱(chēng)為“燃料”)的儲(chǔ)存容器隔離。還提供了一種使用方法，其中“燃料”槽可拆卸且在充電站中分別充電，并且已充電的燃料以及槽被放回車(chē)輛或其它電源系統(tǒng)中，以允許快速補(bǔ)給燃料。該技術(shù)還提供了一種對(duì)已放電的燃料進(jìn)行充電的充電系統(tǒng)?？蓪⒁殉潆姷娜剂现糜陔娫刺幍膬?chǔ)槽中或返回車(chē)輛中。在一些實(shí)施方案中，儲(chǔ)槽中的已充電的燃料可在以后使用?？奢斔突騼?chǔ)存已充電的燃料，以在不同的地方或時(shí)間使用。
根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的電源系統(tǒng)包括氧化還原液流電池，其中燃料的正極漿料或陽(yáng)極漿料中的至少一種為半固體反應(yīng)物或稠密液體反應(yīng)物，并且其中至少一種電極活性材料被輸送到或輸送自發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的組件，以產(chǎn)生電能?！鞍牍腆w”是指該材料是液相與固相的混合物，此混合物也稱(chēng)為漿料、顆粒懸浮液、膠態(tài)懸浮液、乳液或膠束。在一些實(shí)施方案中，半固體的固體組分包含至少一種材料，該材料與電池的工作離子發(fā)生反應(yīng)或形成合金或發(fā)生插層反應(yīng)，以產(chǎn)生或儲(chǔ)存電能。從而，在電池工作期間，氧化還原電對(duì)的電活性材料可以其兩種氧化狀態(tài)保留在半固體中，而不進(jìn)入溶液中。因此，電活性材料的溶解度不再限制其在電活性區(qū)中的濃度，從而導(dǎo)致電活性材料在液流電池中的有效濃度大幅度增加。從而，極大地增加了使用半固體氧化還原組合物的電池的能量密度。負(fù)載電活性組分的液體可為含水或無(wú)水。在一些實(shí)施方案中，氧化還原液流電池包括非水電池，包括(但不限于)堿離子可充電電池，其中工作離子為堿離子。通常用作電解質(zhì)溶劑的溶劑可用作半固體陰極漿料或半固體陽(yáng)極漿料中的液體。如本文所用，稠密液體或稠密離子存儲(chǔ)液體是指如在含水液流電池的陰極電解質(zhì)或陽(yáng)極電解質(zhì)中那樣不僅為溶劑的液體，而是該液體本身具有氧化還原活性。該液體形式還可被另一種非氧化還原活性液體(其為稀釋劑或溶劑)稀釋或與之混合，包括與此類(lèi)稀釋劑混合以形成較低熔點(diǎn)的液相、乳液或膠束(包括該離子存儲(chǔ)液體)。相似地，在電池工作期間，氧化還原電對(duì)的工作離子可以其兩種氧化狀態(tài)保留在稠密的液相中，而不進(jìn)入溶液中。因此，電活性材料的溶解度不再限制其在電活性區(qū)中的濃度，從而導(dǎo)致電活性材料在液流電池中的有效濃度大幅度增加。從而，極大地增加了使用稠密液體氧化還原組合物的電池的能量密度。 在一些實(shí)施方案中，氧化還原液流電池為一次或可充電鋰電池。在一些實(shí)施方案中，至少一個(gè)儲(chǔ)能電極包含氧化還原活性材料的稠密液體，包括(但不限于)鋰金屬、鎵和銦合金、熔融的過(guò)渡金屬氯化物、亞硫酰氯等。關(guān)于氧化還原電池的更多信息可存在于2008 年6月12曰提交的名稱(chēng)為"High Energy Density Redox Flow Battery"的共同待審的臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?1/060972中，該申請(qǐng)的全文以引用的方式并入本文。
常規(guī)的液流電池陽(yáng)極電解質(zhì)和陰極電解質(zhì)與本文中舉例說(shuō)明的離子存儲(chǔ)固相或液相之間的一個(gè)區(qū)別為存儲(chǔ)化合物中氧化還原物質(zhì)的克分子濃度或摩爾濃度。例如，具有溶于水溶液的氧化還原物質(zhì)的常規(guī)陽(yáng)極電解質(zhì)或陰極電解質(zhì)以摩爾濃度計(jì)通?？上拗圃?2M至8M的濃度內(nèi)。為了達(dá)到該濃度范圍的較高限值，強(qiáng)酸性溶液可能是必要的。相比之下，本文所述的任何可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物在按每升摩爾數(shù)或摩爾濃度計(jì)時(shí)，可具有至少10M、優(yōu)選地至少12M、再優(yōu)選地至少15M和更優(yōu)選地至少20M的氧化還原物質(zhì)的濃度，因?yàn)殡娀钚圆牧系娜芙舛炔辉傧拗破湓谝毫麟姵刂械臐舛?。該電化學(xué)活性材料可為離子存儲(chǔ)材料或能夠進(jìn)行法拉第反應(yīng)以便儲(chǔ)存能量的任何其它化合物或離子絡(luò)合物。該電活性材料也可為多相材料，包括與非氧化還原活性相混合的上述氧化還原活性固相或液相，包括固-液懸浮液或液-液多相混合物，包括具有與負(fù)載液相緊密混合的液體離子存儲(chǔ)材料的膠束或乳液。對(duì)于用于可流動(dòng)的離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的半固體存儲(chǔ)化合物和稠密液體存儲(chǔ)化合物二者而言，考慮了利用多種工作離子的體系，包括其中H+或OH—為工作離子的含水體系、非水體系，該非水體系中Li+、 Na+或其它堿離子為工作離子，甚至有堿土金屬工作離子(諸如，Ca2+和Mg2+或Al3+)。在每個(gè)這些情況下，可能需要負(fù)極存儲(chǔ)材料和正極存儲(chǔ)材料，負(fù)極在比正極更低的絕對(duì)電勢(shì)下儲(chǔ)存感興趣的工作離子?？赏ㄟ^(guò)兩種離子存儲(chǔ)電極材料的離子存儲(chǔ)電勢(shì)差來(lái)大致確定電池電壓。在一些實(shí)施方案中，電池的“堆”或發(fā)電部分可逆地耦接至容納陰極漿料和陽(yáng)極漿料的容器。電源系統(tǒng)在圖1中示出。電源系統(tǒng)包括容納用于陽(yáng)極漿料和陰極漿料流動(dòng)的電極和室的能量堆100。陽(yáng)極漿料通過(guò)泵(未示出)經(jīng)由入口導(dǎo)管130從容器120抽吸到能量堆中。導(dǎo)管130和容器120配有快速斷開(kāi)配件140，該配件使得容器與電源系統(tǒng)脫開(kāi)和連接。相似地，陰極漿料通過(guò)泵(未示出)經(jīng)由入口導(dǎo)管160從容器150抽吸到能量堆中。 導(dǎo)管160和容器150配有快速斷開(kāi)配件170，該配件使得容器與電源系統(tǒng)脫開(kāi)和連接。分別用出口導(dǎo)管135和165將耗盡或“廢棄”的陽(yáng)極漿料和陰極漿料從該堆中移除。出口導(dǎo)管還配有快速脫開(kāi)配件(未示出)。能量堆100還可任選地具有快速斷開(kāi)配件155、155。因而，該容器或燃料容器可從系統(tǒng)中移除且在陽(yáng)極漿料或陰極漿料耗盡或“廢棄”時(shí)可易于更換或再填充。在一些實(shí)施方案中，氧化還原組合物流體通過(guò)液流電池不斷循環(huán)，同時(shí)在每次流過(guò)時(shí)進(jìn)行輕微充電和放電。導(dǎo)管可為剛性或柔性的，并且可由能夠承受一系列溫度條件且在與漿料接觸時(shí)化學(xué)穩(wěn)定的常規(guī)材料制備。示例性材料包括金屬(諸如銅或黃銅或不銹鋼)、彈性體、聚烯烴以及含氟聚合物(諸如Teflon )。這些配件可為任何常規(guī)配件，其用于連接和斷開(kāi)管子或管道，選其以提供密封且在與本發(fā)明漿料接觸時(shí)是化學(xué)穩(wěn)定的。示例性配件包括通常稱(chēng)為快速斷開(kāi)軟管配件或液壓快速斷開(kāi)聯(lián)軸器的那些配件。圖2為能量堆的內(nèi)部的剖視圖，其示出了陽(yáng)極漿料和陰極漿料的進(jìn)入歧管。能量堆包括多個(gè)電池，每個(gè)電池包含與陰極漿料210接觸的正極200、與陽(yáng)極漿料230接觸的負(fù)極220以及將陽(yáng)極漿料與陰極漿料分離的離子導(dǎo)電膜M0。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，這些電極與電極兩面上的相應(yīng)陽(yáng)極漿料和陰極漿料接觸。因而，電池可以固體電池領(lǐng)域中已知的相向布置方式有效地布置。每個(gè)電池包括使陽(yáng)極漿料流入的陽(yáng)極漿料入口 250和使陰極漿料流入的陰極漿料入口沈0。陽(yáng)極漿料入口可為具有來(lái)自陽(yáng)極漿料容器120的單入口源 270的歧管的一部分。陰極漿料入口可為具有來(lái)自陽(yáng)極漿料容器120的單入口源觀0的歧管的一部分。分流可發(fā)生在能量堆的內(nèi)部或外部。能量堆可被布置用于提供并聯(lián)或串聯(lián)電連接的多個(gè)電化學(xué)電池，以提供具有一組所需性質(zhì)的電源系統(tǒng)。電池組通過(guò)串聯(lián)連接多個(gè)電池獲得其所需的工作電壓。例如，串聯(lián)連接的電化學(xué)電池將產(chǎn)生一種電池，其中系統(tǒng)的總電壓為各個(gè)電池電壓的總和。如果需要較高的容量和電流處理，則并聯(lián)連接電池。一些電池組具有串聯(lián)和并聯(lián)的結(jié)合。圖3為其電池為并聯(lián)電連接的電堆的剖視圖。包括多個(gè)正極集流體200的堆連接在正極端子300處。同樣，多個(gè)負(fù)極集流體220連接在負(fù)極端子310處。還可串聯(lián)或并聯(lián)連接各個(gè)能量堆，以提供所需的電池性能。圖4為串聯(lián)連接的多個(gè)能量堆400、410、420的透視圖。該能量堆的各個(gè)電池可串聯(lián)或并聯(lián)連接。電源系統(tǒng)可包括任何數(shù)量的單獨(dú)的能量堆，以提供所需電壓。
在操作中，每個(gè)能量堆均具有歧管，以向如圖2和3所示的各個(gè)電池分配輸入的陰極漿料和陽(yáng)極漿料。如果存在多個(gè)堆，則會(huì)有通向每個(gè)堆上的陰極輸入的主陰極漿料流送管線(xiàn)。同樣可使用具有陽(yáng)極漿料的主陽(yáng)極漿料流送管線(xiàn)。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，液流電池堆結(jié)合在能量系統(tǒng)中。圖10示出了多氧化還原液流電池堆裝置1001。如圖10所示，多電池堆裝置包括位于該裝置末端的端電極 1019(陽(yáng)極)和端電極1020(陰極)以及一個(gè)或多個(gè)雙極性電極(諸如1021)。在電極之間，該多電池堆裝置還包括陽(yáng)極漿料隔室(如1015)和陰極漿料隔室(如1016)。這兩個(gè)隔室通過(guò)離子導(dǎo)電膜(如102 分隔。重復(fù)該布置方式，以將多電池設(shè)計(jì)包括在該裝置中。陽(yáng)極漿料隔室和陰極漿料隔室中陽(yáng)極漿料和陰極漿料中的至少一種含有如上所述的半固體或稠密液體。雙極性電極1021包括朝向陰極漿料電池隔室1016的陰極(陰極集流體)1025 和朝向陽(yáng)極漿料電池隔室1027的陽(yáng)極(陽(yáng)極集流體)1(^6。散熱器或絕緣體層10 設(shè)置在陰極1025和陽(yáng)極10 之間。在一些實(shí)施方案中，該散熱器包括冷卻劑。圖10中描述的電極布置方式與圖2中不同，并且表示多氧化還原液流電池堆的替代設(shè)計(jì)，即單獨(dú)的電池代替相向的電池。集流體(電極)具有電子導(dǎo)電性，并且在電池的操作條件下應(yīng)具有電化學(xué)惰性。用于鋰氧化還原液流電池的典型集流體包括以片材或網(wǎng)片形式的用于負(fù)極集流體的銅、鋁或鈦和用于正極集流體的鋁，或者集流體可分布在電解質(zhì)中且使得流體流動(dòng)的任何構(gòu)造。集流體材料的選擇為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。在一些實(shí)施方案中，鋁被用作正極的集流體。 在一些實(shí)施方案中，銅被用作負(fù)極的集流體。膜可為能夠進(jìn)行離子傳輸?shù)娜魏纬Ｒ?guī)膜。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，該膜為可使離子由其傳輸?shù)囊后w不可滲透的膜，即固體或凝膠離子導(dǎo)電體。在其它實(shí)施方案中，該膜為注入液體電解質(zhì)的多孔聚合物膜，其使得離子在陽(yáng)極電活性材料和陰極電活性材料之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)防止電子轉(zhuǎn)移。在一些實(shí)施方案中，該膜為防止構(gòu)成正極和負(fù)極的可流動(dòng)組合物的顆粒穿過(guò)其中的微孔膜。示例性膜材料包括其中將鋰鹽絡(luò)合以提供鋰導(dǎo)電性的聚氧化乙烯(PEO)聚合物，或?yàn)橘|(zhì)子導(dǎo)體的Nafion 膜。例如，PEO基電解質(zhì)可用作不含針孔且為固體離子導(dǎo)電體的膜，該膜任選地通過(guò)其它膜(諸如，作為支撐層的玻璃纖維隔板)來(lái)穩(wěn)定。PEO也可用作正極或負(fù)極的可流動(dòng)氧化還原組合物中的漿料穩(wěn)定劑、分散劑等。PEO在與典型的基于碳酸烷基酯的電解質(zhì)接觸時(shí)是穩(wěn)定的。這尤其可用于正極的電池電勢(shì)比Li 金屬低約3. 6V的磷酸鹽基電池化學(xué)中。必要時(shí)可提高氧化還原電池的工作溫度，以提高膜的離子電導(dǎo)性。在一些實(shí)施方案中，雙極性電極包括由冷卻劑區(qū)域分隔的陰極和陽(yáng)極，以通過(guò)雙極性電極引入冷卻劑。冷卻劑的非限制性實(shí)例包括乙二醇和水。多電池堆裝置連接至儲(chǔ)存陽(yáng)極漿料的陽(yáng)極漿料儲(chǔ)槽1002。如圖10所示，正排量泵 1004用于通過(guò)流量計(jì)1006和止回閥1007將陽(yáng)極漿料抽吸到歧管1013中，該歧管將陽(yáng)極漿料遞送至多個(gè)陽(yáng)極漿料電池隔室(如1015)中。通過(guò)歧管1017、流量閥1011將已放電的陽(yáng)極漿料移除，并且使其回到槽1002中。相似地，正排量泵1005用于通過(guò)流量計(jì)1023和止回閥IOM將儲(chǔ)槽1003中的陰極漿料抽吸到歧管1014中，該歧管將陰極漿料遞送至陰極漿料電池隔室(如1016)中。通過(guò)歧管1018、流量閥1012將已放電的陰極漿料移除，并且使其回到槽1003中。
正排量泵通過(guò)捕集固定量的流體使流體移動(dòng)，然后促使(迫使)該捕集的量穿過(guò)泵。正排量泵1004或正排量泵1005可通過(guò)該泵使流體損耗最小化，并且可使用本領(lǐng)域中已知的任何正排量泵。另外，可采用其它流體傳輸方式。流量計(jì)1006或流量計(jì)1023測(cè)量和控制抽吸到電池隔室中的陽(yáng)極漿料或陰極漿料的量?？墒褂帽绢I(lǐng)域中已知的任何類(lèi)型的流量計(jì)。流量計(jì)的非限制性實(shí)例包括電動(dòng)流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和容積式流量計(jì)。 止回閥1007和止回閥IOM用于防止流體回流?？墒褂帽绢I(lǐng)域中已知的任何止回閥。流量閥1011和流量閥1012的非限制性實(shí)例包括任何機(jī)械閥或電氣閥。在圖13中更詳細(xì)地進(jìn)一步討論流量閥。任選地，液位計(jì)1008可連接至儲(chǔ)槽1002或儲(chǔ)槽1003，以監(jiān)測(cè)該槽內(nèi)陰極漿料或陽(yáng)極漿料的液位。溫度監(jiān)測(cè)器1010和壓力監(jiān)測(cè)器1009也可連接至儲(chǔ)槽，以監(jiān)測(cè)槽內(nèi)的溫度和壓力。圖11示出了多氧化還原液流電池堆裝置1101，其中陰極漿料和陽(yáng)極漿料的流動(dòng)方向是可逆的。泵的可逆性質(zhì)使得電活性漿料的放電和再充電可現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生。該多電池堆裝置還包括陽(yáng)極漿料隔室(如1115)和陰極漿料隔室(如1116)。這兩個(gè)隔室通過(guò)離子導(dǎo)電膜(如1122)分隔。陽(yáng)極漿料隔室和陰極漿料隔室中的陽(yáng)極漿料和陰極漿料中的至少一種含有如上所述的半固體或稠密液體。如圖11所示，多氧化還原液流電池1101連接至陽(yáng)極漿料儲(chǔ)槽1102和陰極漿料儲(chǔ)槽1104。陽(yáng)極漿料儲(chǔ)槽1102還包含軟外殼1103。在操作(裝置放電)期間，通過(guò)使用可逆式流量泵1106按箭頭1108指示的方向抽吸儲(chǔ)槽1102中已充電的陽(yáng)極漿料。陽(yáng)極漿料經(jīng)過(guò)流量計(jì)1117、流量閥1118，并且進(jìn)入歧管1110。歧管1110將已充電的陽(yáng)極漿料遞送至陽(yáng)極漿料電池隔室(如1115)中。使用后，已放電的陽(yáng)極漿料可通過(guò)歧管1115移除，并且通過(guò)閥門(mén)1119抽吸到軟外殼1103中，以進(jìn)行儲(chǔ)存。在裝置充電期間，可逆式流量泵1106內(nèi)的流動(dòng)方向反向，并且可通過(guò)閥門(mén)1119按箭頭1109指示的方向?qū)④浲鈿?103中已放電的陽(yáng)極漿料抽吸到歧管1115中，該歧管將已放電的陽(yáng)極漿料遞送至陽(yáng)極漿料隔室(如1115) 中。然后向裝置施加電壓，并且可對(duì)已放電的陽(yáng)極漿料進(jìn)行再充電。相似地，陰極漿料儲(chǔ)槽1104還包含軟外殼1105。在操作(裝置放電)期間，通過(guò)使用可逆式流量泵1107按箭頭1111指示的方向抽吸儲(chǔ)槽1104中已充電的陰極漿料。陰極漿料經(jīng)過(guò)流量計(jì)1120、流量閥1121，并且進(jìn)入歧管1113。歧管1113將已充電的陰極漿料遞送至陰極漿料電池隔室(如1116)中。使用后，已放電的陰極漿料可通過(guò)歧管1114移除，并且通過(guò)閥門(mén)1123抽吸到軟外殼1105中，以進(jìn)行儲(chǔ)存。在裝置充電期間，可逆式流量泵 1107內(nèi)的流動(dòng)方向反向，并且可通過(guò)閥門(mén)1123按箭頭1112指示的方向?qū)④浲鈿?105中已放電的陰極漿料抽吸到歧管1114中，該歧管將已放電的陰極漿料遞送至陰極漿料隔室(如 1116)中。然后向裝置施加電壓，并且可對(duì)已放電的陰極漿料進(jìn)行再充電。流量閥和流量計(jì)為如上所述。如上所述的半固體或稠密液體的陽(yáng)極漿料或陰極漿料為導(dǎo)電材料。因而，在裝置運(yùn)行期間，可產(chǎn)生分路電流，以繞過(guò)裝置中的一個(gè)或多個(gè)電池隔室和/或雙極性電極。例如，電流可流過(guò)歧管中的陰極漿料或陽(yáng)極漿料，以繞過(guò)裝置中的一個(gè)或多個(gè)電池隔室和/ 或雙極性電極。當(dāng)使用包括多個(gè)單獨(dú)的電池的雙極電池堆時(shí)，從陰極到陰極以及從陽(yáng)極到陽(yáng)極發(fā)生分路電流將降低該堆的電壓。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，可在歧管的入口位置或出口位置引入不導(dǎo)電閥，以降低或抑制分路電流。
圖12示出了多電池半固體液流電池堆設(shè)計(jì)和可并入該設(shè)計(jì)中的各種閥門(mén)類(lèi)型。 圖12A示出了多電池半固體液流電池堆設(shè)計(jì)1201，其包括端電極1209和端電極1211、雙極性電極(如1210和1212)、分隔陽(yáng)極漿料電池隔室1215和陰極漿料電池隔室1214的膜 (如1213)。閥門(mén)(如1202)設(shè)置在歧管1204的入口位置之一處，該歧管將陰極漿料遞送至陰極漿料電池隔室1214中。閥門(mén)(如1216)設(shè)置在歧管1203的入口位置之一處，該歧管將陽(yáng)極漿料遞送至陽(yáng)極漿料電池隔室1215中。閥門(mén)(如1202和1216)不導(dǎo)電，因而可防止分路電流穿過(guò)歧管。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，此類(lèi)閥門(mén)為脈動(dòng)閥，并且打開(kāi)僅持續(xù)較短的時(shí)間以使得陽(yáng)極漿料或陰極漿料快速穿過(guò)，而不產(chǎn)生任何分路電流。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，附加閥門(mén)設(shè)置在歧管1206的出口位置1207和歧管1205的出口位置1208處。上述閥門(mén)為任何機(jī)械或電氣操作閥。在一些實(shí)施方案中，閥門(mén)為電磁閥。適當(dāng)?shù)牟粚?dǎo)電閥的非限制性實(shí)例在圖12B-12E中示出。圖12B示出了閥門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉形式，包括球形開(kāi)關(guān)。閥門(mén)通過(guò)這些閥門(mén)兩側(cè)的壓力差來(lái)啟動(dòng)。圖12C示出了閥門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉形式，包括硬幣形開(kāi)關(guān)。閥門(mén)通過(guò)這些閥門(mén)兩側(cè)的壓力差來(lái)啟動(dòng)。圖12D示出了閥門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉形式，包括舌門(mén)形(flapper-like)開(kāi)關(guān)。閥門(mén)可通過(guò)彈簧機(jī)構(gòu)來(lái)啟動(dòng)，以使得流體流動(dòng)。閥門(mén)還可通過(guò)雙彈簧機(jī)構(gòu)來(lái)啟動(dòng)，以使流動(dòng)方向反向。可機(jī)械或電氣控制此彈簧機(jī)構(gòu)。還可使用不同類(lèi)型的心形機(jī)械閥。圖12E示出了閥門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉形式，包括薄膜開(kāi)關(guān)。所述膜由在啟動(dòng)時(shí)改變其形狀的“形狀記憶膜材料”制成。可電氣啟動(dòng)薄膜開(kāi)關(guān)。其它實(shí)例包括可電氣啟動(dòng)的組織狀閥門(mén)(tissue valve) 0還可考慮本領(lǐng)域中已知的其它閥門(mén)。圖13示出了用于半固體液流多電池堆的多孔噴射系統(tǒng)。多孔噴射系統(tǒng)可精確地控制遞送至每個(gè)“充氣室”或電池隔室中的流體量。如果一組電池需要更多的流體來(lái)增加電壓，則多孔噴射將能夠?qū)崿F(xiàn)該目的，而不影響其它隔室。提高流體流動(dòng)準(zhǔn)確性和控制性。 如圖13所示，多液流電池設(shè)計(jì)包括噴射器，諸如1301 (在歧管1302中)和1305 (在歧管 1307中)。在操作中，將陽(yáng)極漿料引入歧管1302中，并且通過(guò)噴射器(如1301)注入充氣室區(qū)域1303中。加壓充氣室區(qū)域1303，以使得陽(yáng)極漿料一旦注入陽(yáng)極漿料電池隔室1308 中將不會(huì)回流到歧管1303中。相似地，將陰極漿料引入歧管1307中，并且通過(guò)噴射器(如 1305)注入充氣室區(qū)域1306中。加壓充氣室區(qū)域1306，以使得陰極漿料一旦注入陰極漿料電池隔室1309中將不會(huì)回流到歧管1307中。因?yàn)榭刂屏肆鲃?dòng)方向，也使通過(guò)歧管的分路電流最小化。此構(gòu)造可減少不同“充氣室”中流體之間的分路電流或使其最小化。將壓力傳感器(如1304)并入歧管中，以監(jiān)測(cè)和控制歧管內(nèi)的壓力。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，用于遞送陰極漿料和陽(yáng)極漿料以及任選地冷卻劑的歧管的內(nèi)部被涂覆有不導(dǎo)電材料，以使穿過(guò)流體的分路電流最小化。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，歧管本身由電絕緣材料(諸如，聚合物或陶瓷)制成。圖14示出了由堆疊板組裝的具有多氧化還原液流電池堆設(shè)計(jì)(諸如，以上參照?qǐng)D 10描述的)的雙極板之一的平面圖。如圖14所示，該板包括包含陰極集流體或陽(yáng)極集流體的活性區(qū)1401。區(qū)域1402包括用作歧管的一部分的開(kāi)口 1404，以將陽(yáng)極漿料遞送至陽(yáng)極漿料電池隔室中。區(qū)域1402還包括用作歧管的一部分的開(kāi)口 1405，以將陰極漿料遞送至陰極漿料電池隔室中。區(qū)域1402還任選地包括用作歧管的一部分的開(kāi)口 1406，以將冷卻劑遞送至雙極性電極中。區(qū)域1403包括用作歧管的一部分的開(kāi)口 1407，以將陰極漿料從陰極漿料電池隔室中移除。區(qū)域1403包括用作歧管的一部分的開(kāi)口 1409，以將已放電的陽(yáng)極漿料從陽(yáng)極漿料電池隔室中移除。區(qū)域1403還任選地包括用作歧管的一部分的開(kāi)口 1408，以將冷卻劑從雙極性電極中移除。任選地，設(shè)置在雙極性電極的兩個(gè)電極之間的溝槽(未示出) 用于容納冷卻劑且與開(kāi)口 1406和開(kāi)口 1408連接。包括位于電極之間的電池隔室和膜的板還包括類(lèi)似的開(kāi)口(如圖14中所述的那些開(kāi)口)。雙極板(如1410)和所述端電極板被排列在一起，通過(guò)中間的電池隔室和膜堆疊且構(gòu)成了如圖15中示出的半固體液流多電池堆 1501，并且不同板的所有對(duì)應(yīng)開(kāi)口均適當(dāng)排列。歧管1502通過(guò)將這些板堆疊在一起且將類(lèi)似的開(kāi)口相應(yīng)地排列在每個(gè)板上而形成。歧管1502用于將陽(yáng)極漿料引入陽(yáng)極漿料電池隔室中。相似地，形成歧管1503以將陰極漿料引入陰極漿料電池隔室中。同樣形成歧管1505 和歧管1504以分別將陽(yáng)極漿料和陰極漿料從電池隔室中移除。任選地，還形成了用于分別將冷卻劑從裝置中引入和移除的溝槽或歧管(如1506和1507)。開(kāi)口 1405、開(kāi)口 1406、開(kāi)口 1407、開(kāi)口 1408、開(kāi)口 1409和開(kāi)口 1410的內(nèi)部可涂覆有不導(dǎo)電材料。因而，形成用于陽(yáng)極漿料、陰極漿料以及任選地冷卻劑的所有歧管均具有不導(dǎo)電內(nèi)部，從而使流過(guò)陽(yáng)極漿料、 陰極漿料和冷卻劑的不需要的寄生分路電流最小化。可使用本領(lǐng)域中已知的任何不導(dǎo)電涂層。不導(dǎo)電涂層的非限制性實(shí)例包括不導(dǎo)電聚合物，諸如環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺、多酚、含氟彈性體、聚酯、苯氧基酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧化酚醛樹(shù)脂(印oxicbphenolics)、丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂和聚氨酯。參照?qǐng)D5，將氧化還原液流電池用作能源和電源的電源系統(tǒng)的一個(gè)特征在于可以高的充電狀態(tài)將陽(yáng)極漿料和陰極漿料引入能量堆中，即該系統(tǒng)的電活性組分已完全充電。 在操作中，將陽(yáng)極漿料流和陰極漿料流(例如)分別從燃料儲(chǔ)存容器510和520中抽吸到能量堆500中，并且進(jìn)入各個(gè)電池中且流經(jīng)集流體。氧化還原活性離子或離子絡(luò)合物在非常接近或接觸通常本身不發(fā)生氧化還原作用的導(dǎo)電電極或集流體時(shí)，發(fā)生氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)。在這些反應(yīng)期間，氧化還原活性材料放電，例如充電狀態(tài)減弱。隨著陽(yáng)極漿料和陰極漿料從能量堆中排出，充電狀態(tài)減弱且陽(yáng)極漿料和陰極漿料被“廢棄”。然后分別將廢棄的懸浮液收集在廢棄燃料儲(chǔ)存容器530和廢棄燃料儲(chǔ)存容器540中。當(dāng)燃料電池510和燃料電池520為空，并且廢棄的燃料槽530和廢棄的燃料槽540為滿(mǎn)時(shí)，可將廢棄的懸浮液換出且更換為新燃料容器和空廢棄燃料容器。這樣，向由電源系統(tǒng)(例如，電動(dòng)車(chē)或混合電動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē))供電的裝置補(bǔ)給燃料。在一些實(shí)施方案中，燃料容器適于遞送新鮮燃料和接收廢棄燃料，如圖6A所示。 圖6A為可用于將陽(yáng)極漿料或陰極漿料遞送至能量堆中且接收廢棄燃料的槽600的透視圖。 槽600包括頂室610和底室620。頂室通過(guò)導(dǎo)管615與陰極漿料或陽(yáng)極漿料的進(jìn)入歧管流體連通。一旦能量堆中的燃料已耗盡，燃料便從該堆中排出且通過(guò)導(dǎo)管625返回到底室620 中。槽600包括可移動(dòng)內(nèi)壁或膜628，其可在槽內(nèi)上移和下移以增加或減小兩個(gè)內(nèi)室的尺寸，從而針對(duì)這兩個(gè)室中液體的不斷變化的相對(duì)體積進(jìn)行調(diào)整。在一些實(shí)施方案中，選擇的膜在使用的溫度范圍內(nèi)為柔性的，足以牢固以承受使用中經(jīng)受的力和壓力，在與陰極漿料和陽(yáng)極漿料的組分接觸時(shí)是化學(xué)穩(wěn)定的，并且不可滲透或可滲透電解質(zhì)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，單個(gè)槽700用于流出和吸收陽(yáng)極漿料和陰極漿料。在圖6B 中，槽700包括用于分別容納新鮮的陽(yáng)極漿料和陰極漿料的頂室710和頂室720。該槽還包括用于分別接收廢棄的陽(yáng)極漿料和陰極漿料的底室750和底室760。正如圖6A中描述的單個(gè)燃料罐，該槽可包括響應(yīng)于新鮮燃料和廢棄燃料的相對(duì)體積變化而移動(dòng)的可移動(dòng)膜或壁730、740。這兩個(gè)膜可一起或分別移動(dòng)。使用時(shí)，從導(dǎo)管765將新鮮的陽(yáng)極漿料供至能量堆中；相似地，從導(dǎo)管775將新鮮的陰極漿料供至能量堆中。使用后，廢棄的陽(yáng)極漿料和陰極漿料分別通過(guò)導(dǎo)管785和導(dǎo)管795返回到槽700中。壁715將陽(yáng)極漿料與陰極漿料分離， 并且可為固定壁或可移動(dòng)壁。使用的特定類(lèi)型的槽可能取決于電源系統(tǒng)的預(yù)期用途。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)中具有足夠儲(chǔ)存空間的系統(tǒng)而言，可使用圖5中描述的四槽系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)可能最適用于提供大量燃料，這允許在補(bǔ)給燃料之前完成較長(zhǎng)距離。另一方面，那個(gè)槽，即圖6B中描述的四隔室槽緊湊且占據(jù)較小的空間。可易于在單個(gè)步驟中將其換出。該槽及其附加元件和運(yùn)動(dòng)機(jī)件在制造和使用上更為昂貴。氧化還原組合物的另一個(gè)特征為“燃料”或漿料的各個(gè)“等級(jí)”的可用性。例如，高級(jí)燃料可包括以相同的“燃料”體積提供較高功率或較長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間及由此產(chǎn)生較長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)范圍或二者兼有的陰極漿料或陽(yáng)極漿料或二者兼有。與內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛相比，其中 “常規(guī)”汽油和“高級(jí)”汽油之間的功率差異對(duì)于消費(fèi)者而言通常不可檢測(cè)或略有不同，而設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臐{料提供的功率和范圍的差異卻非常顯著-對(duì)于尺寸相同的“儲(chǔ)氣罐”而言，一種漿料的功率可能比另一種大10%或20%或50%或甚至100%，驅(qū)動(dòng)范圍也可能如此。因而，本發(fā)明的一種使用模式為在相同體積或尺寸的“燃料槽”或總系統(tǒng)尺寸(包括堆)內(nèi)提供極其不同的性能。圖7示出了尺寸相同的槽中的不同燃料等級(jí)。燃料可在具有低燃料里程范圍(7A)的低級(jí)燃料到具有中等里程范圍(7B)的中等級(jí)中的“較高”級(jí)燃料的范圍內(nèi)，并且甚至可包括提供最佳里程范圍(7C)的較高級(jí)中的“最高”級(jí)燃料。這些燃料等級(jí)可通過(guò)改變陰極漿料和陽(yáng)極漿料中的多個(gè)變量來(lái)調(diào)整。例如，可調(diào)整漿料中電極顆粒的數(shù)量或密度，以便調(diào)整每單位體積漿料的充電容量，其中較高的顆粒密度具有較大的充電容量和較長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)范圍。這在圖7A-7C中示出，其示出了具有較大的顆粒密度和增加的燃料等級(jí)的尺寸相同的燃料槽。舉例來(lái)說(shuō)，可以提供漿料中活性材料的總體積百分比 (范圍為約20體積％至約70體積％ )的顆粒密度來(lái)制備基于磷酸鐵鋰或氧化鋰鈷的燃料系統(tǒng)。其它顆粒密度通常伴有漿料的粘度或流變性變化，這可能需要改變抽吸工序，諸如抽吸速率或抽吸間歇性。在其它實(shí)施方案中，常規(guī)、較大和最大燃料范圍的范圍可通過(guò)使用具有不同充電能力的不同電活性材料來(lái)獲得。在另一個(gè)實(shí)施方案中，改變了燃料的功率，并且消費(fèi)者可在常規(guī)功率、較大功率和最大功率電池之間進(jìn)行選擇。在圖8中，示出了基于功率的燃料等級(jí)。電源系統(tǒng)也許能夠使用具有不同功率的陽(yáng)極漿料和陰極漿料來(lái)操作，例如在每單位時(shí)間內(nèi)輸送較多量或較少量的能量。陽(yáng)極或陰極漿料的功率可通過(guò)改變漿料中電活性顆粒的粒度來(lái)改變。較小的粒度將具有較大的表面積，因此在每單位質(zhì)量中可獲得更多數(shù)量的工作面，以及導(dǎo)致發(fā)生鋰的固相輸送的較小尺寸，從而提供較高的放電功率。因而，舉例來(lái)說(shuō)，可將磷酸鐵鋰基陰極制備成30nm、50nm和IOOnm的平均微晶尺寸，并且相應(yīng)的石墨基陽(yáng)極漿料可含有1微米、5 微米和20微米的粒度。微晶尺寸未必與粒度相同，因?yàn)轭w?？赡苡蓡蝹€(gè)晶粒的凝聚物或聚集體組成。在其它實(shí)施方案中，可改變漿料的電活性材料，以向不同的燃料系統(tǒng)提供不同的功率能力。另一種使用模式為向消費(fèi)者提供各種槽尺寸。與在制造時(shí)確定燃料槽尺寸的常規(guī)車(chē)輛不同，在本發(fā)明中，能夠易于更換補(bǔ)給燃料的漿料槽，可為不同需求提供不同尺寸的槽。例如，消費(fèi)者可購(gòu)買(mǎi)較大的燃料槽，并且在長(zhǎng)途旅行時(shí)放棄汽車(chē)中的一些儲(chǔ)存空間。便于更換燃料槽的能力提供了若干再充電選擇，如圖9A-9B中所示。廢棄的陰極漿料和陽(yáng)極漿料通常含有用于標(biāo)準(zhǔn)二次電池的電活性材料，并且可在類(lèi)似于標(biāo)準(zhǔn)二次電池形式中的那些材料所采用的條件下進(jìn)行再充電。因而，消費(fèi)者可在燃料連接至電源系統(tǒng)時(shí)通過(guò)將電源系統(tǒng)插入替代電源(例如，壁裝電源插座)中且啟動(dòng)電源系統(tǒng)中的再充電循環(huán)來(lái)對(duì)廢棄的陽(yáng)極漿料和陰極漿料進(jìn)行再充電。充電時(shí)，反向抽吸這兩種漿料，并且可能將其儲(chǔ)存在原槽中。只要泵/閥門(mén)在兩個(gè)方向上運(yùn)行，則無(wú)需添加其它部件。在其它實(shí)施方案中，如果需要使用單向閥，則可具有單獨(dú)的漿料流路，以在充電時(shí)通過(guò)堆將漿料帶回。在其它實(shí)施方案中，例如在旅行或時(shí)間不夠時(shí)，用戶(hù)可在再充電站更換燃料槽。用戶(hù)在再充電站返回廢棄燃料且接收新鮮的漿料。充電站可更換燃料槽(如用于再填充丙烷儲(chǔ)罐的模式)或僅將現(xiàn)有槽排空和再填充。更換燃料槽的能力將提供如下所述用戶(hù)可用的燃料類(lèi)型和燃料容量的靈活性。用戶(hù)可在再填充過(guò)程中改變等級(jí)、功率或槽容量。在常規(guī)電池中，陰極/陽(yáng)極比率在制造時(shí)確定，并且如果電池的運(yùn)行條件需要，則不能改變，諸如如果在高功率下電極中的一個(gè)具有較慢的動(dòng)力，因此該電極中的多個(gè)將會(huì)有利。在本文所述的電源系統(tǒng)中，可按需要改變或更改電源系統(tǒng)的性質(zhì)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，陰極漿料和陽(yáng)極漿料的流速可以不同。例如，與石墨陽(yáng)極懸浮液一起使用的磷酸鋰基陰極懸浮液的速率可能受陽(yáng)極的鋰吸收能力限制，這是因?yàn)檫^(guò)快的充電速率可能在陽(yáng)極形成Li鍍層。然而，通過(guò)在此類(lèi)高功率充電條件下以高于陰極漿料的速率使陽(yáng)極漿料流動(dòng)，可避免形成鍍層。另外，電池的電壓將保持較高，這是因?yàn)殛?yáng)極漿料將在較高的充電狀態(tài)下從該堆中排出。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可改變陰極漿料和陽(yáng)極漿料的流速或現(xiàn)場(chǎng)陰極/陽(yáng)極比率，以適應(yīng)電極漿料在使用中發(fā)生的任何降解。不是簡(jiǎn)單地更換或丟棄漿料，而是可在不同流速下使用漿料，以提高電池性能，例如將性能保持在規(guī)格內(nèi)，即使該性能低于使用新漿料的性能。即，電池的工作壽命可通過(guò)增加一種或兩種漿料的流速或通過(guò)上調(diào)或下調(diào)陰極/ 陽(yáng)極比率來(lái)提高和延長(zhǎng)。對(duì)氧化還原組合物有利的另一種操作模式為在需要時(shí)可提高功率。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)增加兩種漿料的流速將電池電壓維持在相對(duì)較高水平，從而在較高功率需求期間每種漿料均在高充電狀態(tài)下運(yùn)行。在此類(lèi)運(yùn)行期間，可能未充分利用漿料中可用的能量，但可提高功率。當(dāng)然，這也可通過(guò)增加僅僅一種電極漿料的流速來(lái)實(shí)現(xiàn)，以將該漿料保持在較高速率下。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，堆包括向電源系統(tǒng)或電源管理系統(tǒng)提供關(guān)于電源系統(tǒng)狀況的信息的監(jiān)測(cè)裝置?？蓪?shí)時(shí)或在使用前使用該信息，以選擇電源系統(tǒng)的最佳運(yùn)行條件。 舉例來(lái)說(shuō)，可控制陰極漿料和陽(yáng)極漿料的溫度、流速和相對(duì)量。另一種使用模式為在燃料漿料的壽命期間一次或多次地評(píng)估、補(bǔ)充或重新調(diào)整服務(wù)供應(yīng)商或制造商處的燃料漿料。在常規(guī)電池中，在電池壽命期間不能重新調(diào)整電極。在氧化還原電源系統(tǒng)中，可重新調(diào)整每種漿料以恢復(fù)或延長(zhǎng)電池壽命。當(dāng)將電源系統(tǒng)首次引入服務(wù)站時(shí)，可首先在服務(wù)供應(yīng)商處對(duì)燃料進(jìn)行測(cè)試，以評(píng)估其在返回到充電或使用時(shí)的狀況。其次，可以若干方式對(duì)其進(jìn)行重新調(diào)整。例如，可從懸浮液中分離殘余水?？商砑痈郊欲}以提高離子電導(dǎo)性?？商砑尤軇┗螂娊赓|(zhì)添加劑?？商砑影ㄓ糜陔x子存儲(chǔ)的活性材料或?qū)щ娞砑觿┑母郊庸滔唷?例如)通過(guò)過(guò)濾離心或添加助凝劑以使固相懸浮不盡良好可將這些固相與液體電解質(zhì)分離。可單獨(dú)處理或甚至更換固體或固體富集懸浮液以及分離的液體電解質(zhì)。當(dāng)然，也可實(shí)施補(bǔ)充或重新調(diào)整步驟的任意組合。這樣，可通過(guò)選擇性更換或重新調(diào)整具體失效部件來(lái)減少系統(tǒng)在其使用壽命上的費(fèi)用、在發(fā)現(xiàn)新的添加劑或組分時(shí)提高壽命或性能，或者有助于這些材料的回收利用。另一種使用模式為分別更換燃料槽或其它部件中液流電池的電源“堆”。與常規(guī)電池不同，在某些部件質(zhì)量降低或需要升級(jí)時(shí)，僅將其更換的能力向用戶(hù)和服務(wù)供應(yīng)商或制造商提供了經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。因而，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，將能量堆從電源系統(tǒng)中移除且將其更換或維修。在另一方面，電源系統(tǒng)可包括電能儲(chǔ)存裝置以及在一種一體化裝置中同時(shí)為常規(guī)可充電電池和液流電池的電源。其適用于各種電池化學(xué)類(lèi)型，包括含水電池(諸如，鎳金屬氫化物類(lèi)型)以及非水電池(包括可充電鋰電池、可充電鈉電池或者基于其它堿性的或堿土的或非堿性的工作離子的電池)。鑒于基于鋰離子化學(xué)的一個(gè)實(shí)施方案，此電池的基本構(gòu)造具有隔板，如常規(guī)可充電鋰電池中那樣，該隔板的一側(cè)為鋰電池正極或負(fù)極或二者兼有。 即，電極包含陰極活性材料或陽(yáng)極活性材料，并且可包含該活性材料在金屬集流體上的涂層，或可為獨(dú)立式電極層(諸如包含該活性材料、任選地具有其它組分(如聚合物粘結(jié)劑或含碳導(dǎo)電添加劑或者金屬添加劑或粘結(jié)劑)的密實(shí)層或燒結(jié)層)。這些離子儲(chǔ)存電極被稱(chēng)為靜止電極。然而，與常規(guī)鋰電池電極不同，靜止電極中的一個(gè)或兩個(gè)可滲透液流電池的陰極漿料或陽(yáng)極漿料，從而在裝置運(yùn)行期間，可僅對(duì)靜止電極上的活性材料、僅對(duì)液流電池的陰極漿料或陽(yáng)極漿料或二者兼有進(jìn)行充電或放電。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案使用了陰極漿料或陽(yáng)極漿料，其為如先前的申請(qǐng)中描述的半固體流體或懸浮液或漿料。在一個(gè)實(shí)施方案中，靜止電極中的一個(gè)或兩個(gè)緊鄰隔板層(包括涂覆在隔板上的隔板層)。如常規(guī)電池中，這通過(guò)儲(chǔ)存在靜止電極中的工作離子使得電池較快地充電和放電。另外，裝置還可使用儲(chǔ)存在陰極漿料和陽(yáng)極漿料中的離子，并且這些離子可充電和放電，盡管這可能以不同于靜止電極的動(dòng)力學(xué)速率發(fā)生。此設(shè)計(jì)使得單個(gè)裝置在較短時(shí)段內(nèi)提供高功率的充電或放電，同時(shí)還具有由該設(shè)計(jì)的液流電池方面提供的高能量。因而，靜止電極位于隔板和液流電池反應(yīng)物之間，并且任選地還可用作用于液流電池反應(yīng)物中的一種或多種的集流體。此設(shè)計(jì)的另一優(yōu)點(diǎn)在于靜止電極在陰極漿料和陽(yáng)極漿料以半固體流體或懸浮液或漿料的形式存在時(shí)可向隔板層提供機(jī)械支撐或者減少隔板的磨耗或磨損。在另一個(gè)實(shí)施方案中，液流電池反應(yīng)物中的一種或多種流入隔板層和靜止電極之間。在任一種情況下，當(dāng)靜止電極充電或放電時(shí)，液流電池的陰極漿料或陽(yáng)極漿料可從靜止電極中添加或移除工作離子。例如，在高功率放電脈沖后，對(duì)于工作離子，靜止負(fù)電極可能相對(duì)耗盡，而靜止正電極卻相對(duì)飽和。液流電池的陰極漿料和陽(yáng)極漿料可與靜止電極交換離子，以將整個(gè)電池帶回充電狀態(tài)，從而其能夠提供另一個(gè)高功率放電脈沖。因此， 該設(shè)計(jì)可提供電動(dòng)車(chē)輛所需的高脈沖功率容量，同時(shí)還可提供液流電池的高儲(chǔ)能特性?；仡櫛景l(fā)明的描述和實(shí)施方案時(shí)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的情況下可在實(shí)施本發(fā)明時(shí)進(jìn)行修改和等效替代。因此，本發(fā)明并不受以上明確描述的實(shí)施方案限制，而僅受以下權(quán)利要求限制。
權(quán)利要求
1.一種操作包括設(shè)置在其內(nèi)的電源系統(tǒng)的可移動(dòng)裝置的方法，包括提供多個(gè)液流電池，每個(gè)液流電池包括正極集流體；負(fù)極集流體；分隔所述正極集流體和負(fù)極集流體的離子滲透膜；其中所述正極集流體和所述離子滲透膜限定了容納正電活性材料的正電活性區(qū)；其中所述負(fù)極集流體和所述離子滲透膜限定了容納負(fù)電活性材料的負(fù)電活性區(qū)；其中所述正電活性材料和負(fù)電活性材料中的至少一種包含所述電活性區(qū)中的可流動(dòng)的氧化還原組合物；至少一個(gè)用于將可流動(dòng)的氧化還原組合物分配至所述正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中的分配容器，其中所述分配容器與所述多個(gè)液流電池連接且與所述電活性區(qū)流體連通， 并且所述分配容器能夠從所述液流電池處連接和斷開(kāi)；和至少一個(gè)用于從所述正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中接收可流動(dòng)的氧化還原組合物的接收容器，其中所述接收容器與所述液流電池連接且與所述電活性區(qū)流體連通，并且所述接收容器能夠從所述液流電池處連接和斷開(kāi)；將所述分配容器中的所述可流動(dòng)的氧化還原組合物引入所述電活性區(qū)中的至少一個(gè)中，以使所述液流電池放電，從而提供電能來(lái)操作所述裝置；以及接收所述接收容器中的已放電的氧化還原組合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過(guò)將所述分配容器更換為含有新鮮可流動(dòng)的氧化還原組合物的新分配容器來(lái)向所述電源系統(tǒng)補(bǔ)給燃料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述接收容器更換為新的空接收容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可移動(dòng)裝置為車(chē)輛。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可移動(dòng)裝置為可移動(dòng)發(fā)電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述車(chē)輛為陸地、空中或水上運(yùn)載工具。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氧化還原組合物包含可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物，所述組合物能夠在所述電池的工作期間吸收和釋放所述離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括通過(guò)將含有所述氧化還原組合物的所述分配容器更換為含有新鮮可流動(dòng)的氧化還原組合物的新分配容器來(lái)向所述電源系統(tǒng)補(bǔ)給燃料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物具有至少一種不同于所述氧化還原組合物的特性。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物和所述氧化還原組合物具有不同的功率密度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物和所述氧化還原組合物具有不同的能量密度。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物和所述氧化還原組合物具有不同的半固體粒度。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物和所述氧化還原組合物具有不同的電活性材料濃度。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物與所述氧化還原組合物相比具有較小的半固體粒度和較高的功率密度。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物與所述氧化還原組合物相比具有較高的電活性材料濃度和較高的能量密度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分配容器和接收容器構(gòu)成單體。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個(gè)液流電池構(gòu)成一組液流電池，并且所述分配容器和接收容器與所述液流電池堆可逆地連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述液流電池并聯(lián)連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述液流電池串聯(lián)連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括提供設(shè)置于所述分配和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)與所述液流電池堆之間的泵。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述泵為可對(duì)兩個(gè)方向上的流量進(jìn)行操作的可逆式流量泵。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分配容器或接收容器包括柔性軟外殼。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括設(shè)置在每個(gè)燃料電池的入口處的閥門(mén)，以控制進(jìn)入相應(yīng)液流電池的氧化還原組合物的流量且使相鄰液流電池之間的分路電流最小化。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括提供多孔噴射系統(tǒng)，所述系統(tǒng)被構(gòu)造且被布置成控制遞送至每個(gè)液流電池的每個(gè)電活性區(qū)的氧化還原組合物的量。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中所述多孔噴射系統(tǒng)包括多個(gè)隔室，每個(gè)隔室與所述液流電池堆中的所述液流電池的子組和用于將氧化還原組合物引入每個(gè)隔室中的噴射器流體連通。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述多個(gè)隔室中的壓力大于所述電活性區(qū)中的壓力。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括用于使所述液流電池堆中的冷卻劑循環(huán)的冷卻系統(tǒng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括提供連接至所述分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的監(jiān)測(cè)儀，以監(jiān)測(cè)所述分配容器或接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的所述氧化還原組合物的體積或含量。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括用新鮮的氧化還原組合物來(lái)補(bǔ)充所述分配容ο
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中補(bǔ)充所述分配容器包括將新的氧化還原組合物引入所述分配容器中。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括從所述接收容器中移除所述已放電的氧化還原組合物。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中從所述接收容器中移除所述已放電的氧化還原組合物包括排空所述接收容器中的已放電的氧化還原組合物。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分配容器和接收容器構(gòu)成單體，所述單體具有位于所述接收隔室和分配隔室之間的可移動(dòng)膜，并且所述方法還包括將所述單體更換為新的單體，所述新的單體包括含有新鮮可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的電力儲(chǔ)存容器以及空的廢棄的氧化還原組合物儲(chǔ)存容器。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括監(jiān)測(cè)所述分配容器或接收容器中的所述可流動(dòng)的氧化還原組合物的液位。
35.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述氧化還原組合物的流動(dòng)方向反向，以使得廢棄的氧化還原組合物從所述接收容器流向所述電活性區(qū)；以及向所述電源系統(tǒng)施加反向電壓，以對(duì)所述已放電的氧化還原組合物進(jìn)行再充電。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，還包括使所述再充電的氧化還原組合物從所述電活性區(qū)前移至所述分配容器中，以進(jìn)行儲(chǔ)存。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述廢棄的氧化還原組合物的流量由可逆泵控制。
38.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中選擇所述已放電的可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的粒度，以提供預(yù)選的功率密度。
39.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中選擇所述已放電的可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的以重量％計(jì)的荷載，以提供所述氧化還原組合物的預(yù)選的能量容量。
40.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在放電之前、之中或之后監(jiān)測(cè)所述氧化還原組合物的狀態(tài)。
41.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述監(jiān)測(cè)的狀態(tài)包括所述陰極氧化還原組合物或陽(yáng)極氧化還原組合物的溫度、流速或相對(duì)量。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，還包括根據(jù)所述監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)改變所述氧化還原組合物的性質(zhì)。
43.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括增加所述氧化還原組合物沿著所述電活性區(qū)的流速，以增加所述液流電池的功率。
44.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括重新調(diào)整所述可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述重新調(diào)整包括 從所述氧化還原組合物中分離殘余水；添加附加鹽以提高離子電導(dǎo)性； 添加溶劑或電解質(zhì)添加劑；添加包括用于離子存儲(chǔ)的活性材料或?qū)щ娞砑觿┑母郊庸滔啵?從液體電解質(zhì)中分離固相； 添加助凝劑； 更換液體電解質(zhì)；或其任意組合。
46.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述液流電池中的至少一個(gè)包括電極，其包含可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物，所述組合物能夠在所述電池的工作期間吸收和釋放所述離子；和靜止電極。
47.一種操作包括設(shè)置在其內(nèi)的電源系統(tǒng)的靜止裝置的方法，包括提供多個(gè)液流電池，每個(gè)液流電池包括正極集流體；負(fù)極集流體；分隔所述正極集流體和負(fù)極集流體的離子滲透膜；其中所述正極集流體和所述離子滲透膜限定了容納正電活性材料的正電活性區(qū)；其中所述負(fù)極集流體和所述離子滲透膜限定了容納負(fù)電活性材料的負(fù)電活性區(qū)；其中所述正電活性材料和負(fù)電活性材料中的至少一種包含所述電活性區(qū)中的可流動(dòng)的氧化還原組合物；至少一個(gè)用于將可流動(dòng)的氧化還原組合物分配至所述正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中的分配容器，其中所述分配容器與所述多個(gè)液流電池連接且與所述電活性區(qū)流體連通， 并且所述容器能夠從所述液流電池處連接和斷開(kāi)；和至少一個(gè)用于從所述正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中接收可流動(dòng)的氧化還原組合物的接收容器，其中所述接收容器與所述液流電池連接且與所述電活性區(qū)流體連通，并且所述容器能夠從所述液流電池處連接和斷開(kāi)；將所述分配容器中的所述可流動(dòng)的氧化還原組合物引入所述電活性區(qū)中的至少一個(gè)中，以使所述液流電池放電，從而提供電能來(lái)操作所述裝置；以及接收接收容器中的所述已放電的氧化還原組合物。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，還包括通過(guò)將所述分配容器更換為含有新鮮可流動(dòng)的氧化還原組合物的新分配容器來(lái)向所述電源系統(tǒng)補(bǔ)給燃料。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，還包括將所述接收容器更換為新的空接收容器。
50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中所述靜止裝置為靜止發(fā)電機(jī)。
51.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中所述氧化還原組合物包含可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物，所述組合物能夠在所述電池的工作期間吸收和釋放所述離子。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，還包括通過(guò)將含有所述氧化還原組合物的所述分配容器更換為含有新鮮可流動(dòng)的氧化還原組合物的新分配容器來(lái)向所述電源系統(tǒng)補(bǔ)給燃料。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物具有至少一種不同于所述氧化還原組合物的特性。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物和所述氧化還原組合物具有不同的功率密度。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物和所述氧化還原組合物具有不同的能量密度。
56.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中所述多個(gè)液流電池構(gòu)成一組液流電池，并且所述分配容器和接收容器與所述液流電池堆可逆地連接。
57.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，還包括提供連接至所述分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的監(jiān)測(cè)儀，以監(jiān)測(cè)所述分配容器或接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的所述氧化還原組合物的體積或含量。
58.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中所述分配容器和接收容器構(gòu)成單體，所述單體具有位于所述接收隔室和分配隔室之間的可移動(dòng)膜，并且所述方法還包括將所述單體更換為新的單體，所述新的單體包括含有新鮮可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的電力儲(chǔ)存容器以及空的廢棄的氧化還原組合物儲(chǔ)存容器。
59.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，還包括將所述氧化還原組合物的流動(dòng)方向反向，以使得所述廢棄的氧化還原組合物從所述接收容器流向所述電活性區(qū)；以及向所述電源系統(tǒng)施加反向電壓，以對(duì)所述已放電的氧化還原組合物進(jìn)行再充電。
60.一種包括設(shè)置在其內(nèi)的電源系統(tǒng)的車(chē)輛，其中所述電源系統(tǒng)包括多個(gè)液流電池，每個(gè)液流電池包括正極集流體；負(fù)極集流體；分隔所述正極集流體和負(fù)極集流體的離子滲透膜；其中所述正極集流體和所述離子滲透膜限定了容納正電活性材料的正電活性區(qū)；其中所述負(fù)極集流體和所述離子滲透膜限定了容納負(fù)電活性材料的負(fù)電活性區(qū)；其中所述正電活性材料和負(fù)電活性材料中的至少一種包含所述電活性區(qū)中的可流動(dòng)的氧化還原組合物；至少一個(gè)用于將可流動(dòng)的氧化還原組合物分配至所述正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中的分配容器，其中所述分配容器與所述多個(gè)液流電池連接且與所述電活性區(qū)流體連通， 并且所述容器能夠從所述液流電池處連接和斷開(kāi)；和至少一個(gè)用于從所述正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中接收可流動(dòng)的氧化還原組合物的接收容器，其中所述接收容器與所述液流電池連接且與所述電活性區(qū)流體連通，并且所述容器能夠從所述液流電池處連接和斷開(kāi)；其中設(shè)置所述分配容器以提供移除和更換途徑。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的車(chē)輛，其中所述電源系統(tǒng)能夠通過(guò)將含有所述可流動(dòng)的氧化還原組合物的所述分配容器更換為含有新鮮可流動(dòng)的氧化還原組合物的新分配容器來(lái)補(bǔ)給燃料。
62.根據(jù)權(quán)利要求60所述的車(chē)輛，其中所述接收容器能夠被更換為新的空接收容器。
63.根據(jù)權(quán)利要求60所述的車(chē)輛，其中所述氧化還原組合物包含可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物，所述組合物能夠在所述電池的工作期間吸收和釋放所述離子。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的車(chē)輛，其中所述電源系統(tǒng)能夠通過(guò)將含有所述可流動(dòng)的氧化還原組合物的所述分配容器更換為含有新鮮可流動(dòng)的氧化還原組合物的新分配容器來(lái)補(bǔ)給燃料。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的車(chē)輛，其中所述新鮮的氧化還原組合物具有至少一種不同于所述氧化還原組合物的特性。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的車(chē)輛，其中所述新鮮的氧化還原組合物和所述氧化還原組合物具有不同的功率密度。
67.根據(jù)權(quán)利要求65所述的車(chē)輛，其中所述新鮮的氧化還原組合物和所述氧化還原組合物具有不同的能量密度。
68.根據(jù)權(quán)利要求65所述的車(chē)輛，其中所述新鮮的氧化還原組合物和所述氧化還原組合物具有不同的半固體粒度。
69.根據(jù)權(quán)利要求65所述的車(chē)輛，其中所述新鮮的氧化還原組合物和所述氧化還原組合物具有不同的電活性材料濃度。
70.根據(jù)權(quán)利要求60所述的車(chē)輛，其中所述分配容器和接收容器構(gòu)成單體。
71.根據(jù)權(quán)利要求60所述的車(chē)輛，其中所述多個(gè)液流電池構(gòu)成一組液流電池，并且所述分配容器和接收容器與所述液流電池堆可逆地連接。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的車(chē)輛，其中所述電源系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)與所述液流電池堆之間的泵。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的車(chē)輛，其中所述泵為可對(duì)兩個(gè)方向上的流量進(jìn)行操作的可逆式流量泵。
74.根據(jù)權(quán)利要求60所述的車(chē)輛，其中所述分配容器和接收容器包括柔性軟外殼。
75.根據(jù)權(quán)利要求71所述的車(chē)輛，還包括設(shè)置在每個(gè)燃料電池的所述入口處的閥門(mén)， 以控制進(jìn)入所述相應(yīng)液流電池的氧化還原組合物的流量且使相鄰燃料電池之間的分路電流最小化。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的車(chē)輛，還包括多孔噴射系統(tǒng)，所述系統(tǒng)被構(gòu)造且被布置成控制遞送至每個(gè)液流電池的每個(gè)電活性區(qū)的氧化還原組合物的量。
77.根據(jù)權(quán)利要求60所述的車(chē)輛，還包括連接至所述分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的監(jiān)測(cè)儀，以監(jiān)測(cè)所述分配容器或接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的所述氧化還原組合物的體積或含量。
78.根據(jù)權(quán)利要求60所述的車(chē)輛，其中所述分配容器和接收容器構(gòu)成單體，所述單體具有位于所述接收隔室和分配隔室之間的可移動(dòng)膜，并且所述方法還包括將所述單體更換為新的單體，所述新的單體包括含有新鮮可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的電力儲(chǔ)存容器以及空的廢棄的氧化還原組合物儲(chǔ)存容器。
79.一種電源系統(tǒng)，其包括多個(gè)液流電池，每個(gè)液流電池包括正極集流體；負(fù)極集流體；分隔所述正極集流體和負(fù)極集流體的離子滲透膜；其中所述正極集流體和所述離子滲透膜限定了容納所述正極的正電活性區(qū)；其中所述負(fù)極集流體和所述離子滲透膜限定了容納所述負(fù)極的負(fù)電活性區(qū)；其中所述正極和負(fù)極中的至少一個(gè)包含所述電活性區(qū)中的可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物，所述組合物能夠在所述電池的工作期間吸收和釋放所述離子；至少一個(gè)用于將所述可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物分配至所述正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中的分配儲(chǔ)存容器，其中所述分配儲(chǔ)存容器與所述多個(gè)液流電池連接且與所述電活性區(qū)流體連通，并且所述分配容器能夠從所述液流電池處連接和斷開(kāi)；和至少一個(gè)用于從所述正電活性區(qū)或負(fù)電活性區(qū)之一中接收可流動(dòng)的氧化還原組合物的接收儲(chǔ)存容器，其中所述接收容器與所述液流電池連接且與所述電活性區(qū)流體連通，并且所述接收容器能夠從所述液流電池處連接和斷開(kāi)。
80.根據(jù)權(quán)利要求79所述的電源系統(tǒng)，其中所述正極具有包含所述可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的陰極漿料，并且所述負(fù)極具有包含所述可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的陽(yáng)極漿料以及所述
81.根據(jù)權(quán)利要求79所述的電源系統(tǒng)，其中所述電力儲(chǔ)存容器和所述廢棄的氧化還原組合物儲(chǔ)存容器構(gòu)成單體。
82.根據(jù)權(quán)利要求79所述的電源系統(tǒng)，其中所述多個(gè)液流電池構(gòu)成一組液流電池，其中每個(gè)液流電池包括至少一個(gè)包含可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的電極，所述組合物能夠在所述電池的工作期間吸收或釋放所述離子；并且所述分配容器和接收容器與所述液流電池堆可逆地連接。
83.根據(jù)權(quán)利要求82所述的電源系統(tǒng)，其中所述液流電池并聯(lián)連接。
84.根據(jù)權(quán)利要求82所述的電源系統(tǒng)，其中所述液流電池串聯(lián)連接。
85.根據(jù)權(quán)利要求79所述的電源系統(tǒng)，還包括設(shè)置于所述分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)與所述液流電池堆之間的泵。
86.根據(jù)權(quán)利要求85所述的電源系統(tǒng)，其中所述泵為可逆式流量泵。
87.根據(jù)權(quán)利要求79所述的電源系統(tǒng)，其中所述分配容器和接收容器包括柔性軟外tJXi O
88.根據(jù)權(quán)利要求82所述的電源系統(tǒng)，還包括設(shè)置在每個(gè)燃料電池的所述入口處的閥門(mén)，以控制進(jìn)入所述相應(yīng)液流電池的氧化還原組合物的流量且使相鄰燃料電池之間的分路電流最小化。
89.根據(jù)權(quán)利要求82所述的電源系統(tǒng)，還包括多孔噴射系統(tǒng)，所述系統(tǒng)被構(gòu)造且被布置成控制遞送至每個(gè)液流電池的每個(gè)電活性區(qū)的氧化還原組合物的量。
90.根據(jù)權(quán)利要求89所述的電源系統(tǒng)，其中所述多孔噴射系統(tǒng)包括用于將氧化還原組合物引入隔室中的噴射器，所述隔室向所述所有液流電池的子部分提供氧化還原組合物。
91.根據(jù)權(quán)利要求89所述的電源系統(tǒng)，其中所述多孔噴射系統(tǒng)提供的隔室壓力大于電活性區(qū)的壓力，以使每個(gè)液流電池之間的分路電流最小化。
92.根據(jù)權(quán)利要求79所述的電源系統(tǒng)，還包括用于使所述液流電池中的冷卻劑循環(huán)的冷卻系統(tǒng)。
93.根據(jù)權(quán)利要求79所述的電源系統(tǒng)，還包括連接至所述電力儲(chǔ)存容器的液位計(jì)，以監(jiān)測(cè)所述可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的充電狀態(tài)。
94.一種操作根據(jù)權(quán)利要求79所述的電源系統(tǒng)的方法，包括提供根據(jù)權(quán)利要求79所述的電源系統(tǒng)；將所述分配容器中的所述可流動(dòng)的氧化還原組合物引入所述電活性區(qū)中的至少一個(gè)中，以使所述液流電池放電，從而提供電能來(lái)操作所述裝置；以及接收接收容器中的所述已放電的氧化還原組合物。
95.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，還包括通過(guò)將含有所述氧化還原組合物的所述分配容器更換為含有新鮮可流動(dòng)的氧化還原組合物的新分配容器來(lái)向所述電源系統(tǒng)補(bǔ)給燃料。
96.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，還包括將所述接收容器更換為新的空接收容器。
97.根據(jù)權(quán)利要求95所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物具有至少一種不同于所述氧化還原組合物的特性。
98.根據(jù)權(quán)利要求97所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物和所述氧化還原組合物具有不同的功率密度。
99.根據(jù)權(quán)利要求97所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物和所述氧化還原組合物具有不同的能量密度。
100.根據(jù)權(quán)利要求97所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物和所述氧化還原組合物具有不同的半固體粒度。
101.根據(jù)權(quán)利要求97所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物和所述氧化還原組合物具有不同的電活性材料濃度。
102.根據(jù)權(quán)利要求97所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物與所述氧化還原組合物相比具有較小的半固體粒度和較高的功率密度。
103.根據(jù)權(quán)利要求97所述的方法，其中所述新鮮的氧化還原組合物與所述氧化還原組合物相比具有較高的電活性材料濃度和較高的能量密度。
104.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其中所述分配容器和接收容器構(gòu)成單體。
105.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其中所述多個(gè)液流電池構(gòu)成一組液流電池，并且所述分配容器和接收容器與所述液流電池堆可逆地連接。
106.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其中所述液流電池并聯(lián)連接。
107.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其中所述液流電池串聯(lián)連接。
108.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其中所述電源系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)與所述液流電池堆之間的泵。
109.根據(jù)權(quán)利要求108所述的方法，其中所述泵為可對(duì)兩個(gè)方向上的流量進(jìn)行操作的可逆式流量泵。
110.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其中所述分配容器或接收容器包括柔性軟外殼。
111.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，還包括設(shè)置在每個(gè)燃料電池的所述入口處的閥門(mén)， 以控制進(jìn)入所述相應(yīng)液流電池的氧化還原組合物的流量且使相鄰液流電池之間的分路電流最小化。
112.根據(jù)權(quán)利要求111所述的方法，還包括提供多孔噴射系統(tǒng)，所述系統(tǒng)被構(gòu)造且被布置成控制遞送至每個(gè)液流電池的每個(gè)電活性區(qū)的氧化還原組合物的量。
113.根據(jù)權(quán)利要求112所述的方法，其中所述多孔噴射系統(tǒng)包括多個(gè)隔室，每個(gè)隔室與所述液流電池堆中的所述液流電池的子組和用于將氧化還原組合物引入每個(gè)隔室中的噴射器流體連通。
114.根據(jù)權(quán)利要求113所述的方法，其中所述多個(gè)隔室中的壓力大于所述電活性區(qū)中的壓力。
115.根據(jù)權(quán)利要求108所述的方法，還包括用于使所述液流電池堆中的冷卻劑循環(huán)的冷卻系統(tǒng)。
116.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，還包括提供連接至所述分配容器和接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的監(jiān)測(cè)儀，以監(jiān)測(cè)所述分配容器或接收容器中的一個(gè)或兩個(gè)的所述氧化還原組合物的體積或含量。
117.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，還包括用新鮮的氧化還原組合物來(lái)補(bǔ)充所述分配容器。
118.根據(jù)權(quán)利要求117所述的方法，其中補(bǔ)充所述分配容器包括將新的氧化還原組合物引入所述分配容器中。
119.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，還包括從所述接收容器中移除所述已放電的氧化還原組合物。
120.根據(jù)權(quán)利要求119所述的方法，其中從所述接收容器中移除所述已放電的氧化還原組合物包括排空所述接收容器中的已放電的氧化還原組合物。
121.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其中所述分配容器和接收容器構(gòu)成單體，所述單體具有位于所述接收隔室和分配隔室之間的可移動(dòng)膜，并且所述方法還包括將所述單體更換為新的單體，所述新的單體包括含有新鮮可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的電力儲(chǔ)存容器以及空的廢棄的氧化還原組合物儲(chǔ)存容器。
122.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，還包括監(jiān)測(cè)所述分配容器或接收容器中的所述可流動(dòng)的氧化還原組合物的液位。
123.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，還包括將所述氧化還原組合物的流動(dòng)方向反向，以使得所述廢棄的氧化還原組合物從所述接收容器流向所述電活性區(qū)；以及向所述電源系統(tǒng)施加反向電壓，以對(duì)所述已放電的氧化還原組合物進(jìn)行再充電。
124.根據(jù)權(quán)利要求123所述的方法，還包括使所述再充電的氧化還原組合物從所述電活性區(qū)前移至所述分配容器中，以進(jìn)行儲(chǔ)存。
125.根據(jù)權(quán)利要求123所述的方法，其中所述廢棄的氧化還原組合物的所述流量由可逆泵控制。
126.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其中選擇所述已放電的可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的粒度，以提供預(yù)選的功率密度。
127.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其中選擇所述已放電的可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的以重量％計(jì)的荷載，以提供所述氧化還原組合物的預(yù)選的能量容量。
128.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，還包括在放電之前、之中或之后監(jiān)測(cè)所述氧化還原組合物的狀態(tài)。
129.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的方法，其中所述監(jiān)測(cè)的狀態(tài)包括所述陰極氧化還原組合物或陽(yáng)極氧化還原組合物的溫度、流速或相對(duì)量。
130.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的方法，還包括根據(jù)所述監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)改變所述氧化還原組合物的性質(zhì)。
131.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，還包括增加所述氧化還原組合物沿著所述電活性區(qū)的流速，以增加所述液流電池的功率。
132.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，還包括重新調(diào)整所述可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物。
133.根據(jù)權(quán)利要求133所述的方法，其中所述重新調(diào)整包括從所述氧化還原組合物中分離殘余水；添加附加鹽以提高離子電導(dǎo)性； 添加溶劑或電解質(zhì)添加劑；添加包括用于離子存儲(chǔ)的活性材料或?qū)щ娞砑觿┑母郊庸滔啵?從液體電解質(zhì)中分離固相； 添加助凝劑； 更換液體電解質(zhì)；或其任意組合。
134.根據(jù)權(quán)利要求94所述的電源系統(tǒng)，其中所述液流電池中的至少一個(gè)包括 包含可流動(dòng)的半固體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物或稠密液體離子存儲(chǔ)氧化還原組合物的電極，所述組合物能夠在所述電池的工作期間吸收和釋放所述離子；和靜止電極。
全文摘要
本發(fā)明描述了汽車(chē)或其它的電源系統(tǒng)(包括液流電池)，其中提供電源的堆易于與容納陰極漿料和陽(yáng)極漿料(或者稱(chēng)為“燃料”)的儲(chǔ)存容器隔離。還提供了一種使用方法，其中“燃料”槽可拆卸且在充電站中分別充電，并且已充電的燃料以及槽被放回車(chē)輛或其它電源系統(tǒng)中，以允許快速補(bǔ)給燃料。該技術(shù)還提供了一種對(duì)已放電的燃料進(jìn)行充電的充電系統(tǒng)。可將已充電的燃料置于電源處的儲(chǔ)槽中或返回到車(chē)輛中。在一些實(shí)施方案中，儲(chǔ)槽中的已充電的燃料可在以后使用?？奢斔突騼?chǔ)存已充電的燃料，以在不同的地方或時(shí)間使用。
文檔編號(hào)H01M8/04GK102576893SQ201080025219
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月6日
發(fā)明者R·巴澤瑞拉, Y·M·張 申請(qǐng)人:24M技術(shù)公司