基于盐穴的有机水相液流电池
专利汇可以提供基于盐穴的有机水相液流电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于盐穴的有机 水 相液流 电池 ，包括：至少一个 电解 液储液库，所述电解液储液库为盐矿开采后形成的具有物理溶腔的盐穴，所述溶腔内储存有电解液，所述的电解液包括正极活性物质、负极活性物质和支持 电解质 ；液流电池堆，所述液流电池堆与所述电解液储液库连通，所述电解液被输入或者输出所述电解液储液库以进行 氧 化还原反应；高压气体发生器，所述高压气体发生器与所述电解液储液库相连，所述高压气体发生器能够向所述盐穴内输送气体以促进所述电解液混合。该基于盐穴的有机水相液流电池能够促进盐穴内液流电池电解液混合，提高电池性能。，下面是基于盐穴的有机水相液流电池专利的具体信息内容。
1.一种基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，包括：
至少一个电解液储液库，所述电解液储液库为盐矿开采后形成的具有物理溶腔的盐穴，所述溶腔内储存有电解液，所述的电解液包括正极活性物质、负极活性物质和支持电解质；
液流电池堆，所述液流电池堆与所述电解液储液库连通，所述电解液被输入或者输出所述电解液储液库以进行氧化还原反应；
高压气体发生器，所述高压气体发生器与所述电解液储液库相连，所述高压气体发生器能够向所述盐穴内输送气体以促进所述电解液混合。
2.根据权利要求1所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述气体为氮气。
3.根据权利要求1所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述气体的压力为2MPa～10MPa。
4.根据权利要求1所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述气体为间歇式脉冲通入，脉冲通入时间2min～10min，通入周期为30min～60min。
5.根据权利要求1所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述高压气体发生器包括：
高压气体储存罐，所述高压气体储存罐内存储有所述气体；
高压气体输送管，所述高压气体输送管的一端与所述高压气体储存罐连通，所述高压气体输送管的另一端伸入所述盐穴内的电解液液面以下。
6.根据权利要求5所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述液流电池堆包括：
电解池槽体；
电解液输出管，所述电解液输出管的一端与所述电解池槽体连通，所述电解液输出管的另一端与所述电解液储液库连通，所述电解液输出管能够将所述电解池槽体内的电解液输送至所述电解液储液库内；
电解液输入管，所述电解液输入管的一端与所述电解池槽体连通，所述电解液输入管的另一端与所述电解液储液库连通，所述电解液输入管能够将所述电解液储液库内的电解液输送至所述电解池槽体内。
7.根据权利要求6所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述电解液输出管外周依次套设有所述高压气体输送管和所述电解液输入管，所述高压气体输送管的外壁面和所述电解液输入管的内壁面之间以及所述高压气体输送管的内壁面和所述电解液输出管的外壁面之间留有间隙。
8.根据权利要求7所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述高压气体输送管的另一端伸出所述电解液输入管的另一端，所述电解液输出管的另一端伸出所述高压气体输送管的另一端。
9.根据权利要求8所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述电解液输出管的外径为15cm～60cm，所述高压气体输送管的外径为20cm～80cm，所述电解液输入管的外径为30cm～100cm。
10.根据权利要求7所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述高压气体输送管伸入所述盐穴的端部与所述电解液输入管伸入所述盐穴的端部之间的距离为5m～
50m，所述高压气体输送管的内壁面和所述电解液输出管的外壁面之间的间距为2m～10m。
11.根据权利要求7所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，还包括：
缓冲罐，所述缓冲罐位于所述电解液储液库和所述液流电池堆之间，所述缓冲罐和所述电解液储液库以及所述缓冲罐和所述液流电池堆之间分别通过所述电解液输入管连通；
排气阀，所述排气阀设于所述缓冲罐以用于排出所述缓冲罐内的电解液内的氮气。
12.根据权利要求1所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述电解液储
3 4 3
液罐的深度为100m～2000m，物理体积在500m～50×10 m，地热温度为25℃～70℃，所述溶腔的内径为40m～120m，高度为60m～400m。
13.根据权利要求1所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述电解液包括活性物质和支持电解质。
14.根据权利要求13所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述活性物质为有机活性物质。
15.根据权利要求14所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述活性物质为金属茂络合物及其衍生物，羰基类及其衍生物，醌类、醛酮类及其衍生物，硝基自由基类及其衍生物，杂环类及其衍生物中的一种或多种结合体。
16.根据权利要求15所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述金属茂络合物为二茂铁、二茂铬或二茂锰。
17.根据权利要求14所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述有机活性分子的浓度为0.01mol/L～4mol/L。
18.根据权利要求14所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述有机活性分子包括对其进行氨基、羟基、羰基或者磺酸基官能团水溶性修饰的衍生物。
19.根据权利要求13所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述支持电解质为单组份中性盐水溶液或混合中性盐水溶液。
20.根据权利要求19所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述支持电解质为NaCl盐溶液、KCl盐溶液、Na2SO4盐溶液、K2SO4盐溶液、MgCl2盐溶液、MgSO4盐溶液、CaCl2盐溶液、CaSO4盐溶液、BaCl2盐溶液、BaSO4盐溶液中的至少一种。
21.根据权利要求20所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述支持电解质的浓度为0.1mol/L～6mol/L，整体电解液粘度为10mPas～104mPas。
22.根据权利要求1所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述电解液储液库的数量为两个，两个所述电解液储液库间隔开相对设置，所述液流电池堆分别与两个所述电解液储液库连通。
23.根据权利要求1所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述液流电池堆包括：
电解池槽体，电解池槽体内充入所述电解液；
两个极板，两个所述极板相对设置；
电池隔膜，所述电池隔膜位于所述电解池槽体内，所述电池隔膜将所述电解池槽体分隔为阳极区和阴极区，所述阳极区和/或所述阴极区与对应的所述电解液储液库连通，一所述极板设于所述阳极区，另一所述极板设于所述阴极区，所述阳极区内具有包括所述正极活性物质的正极电解液，所述阴极区内具有包括所述负极活性物质的负极电解液，所述电池隔膜能够供所述支持电解质穿透，阻止所述正极活性物质和所述负极活性物质穿透；
循环管路，所述循环管路将所述电解液输入或输出所述阳极区和/或所述阴极区；循环泵，所述循环泵设于所述循环管路，通过所述循环泵使所述电解液循环流动供给。
24.根据权利要求23所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述极板为石墨电极、金属电极或复合导电催化电极。
25.根据权利要求23所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述极板形成为平板、箔、毡或泡沫多孔状件。
26.根据权利要求23所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述电池隔膜为阴离子交换膜、阳离子交换膜、选择性渗透膜、阴阳离子复合交换膜、透析膜或多孔膜中的一种。
27.根据权利要求23所述的基于盐穴的有机水相液流电池，其特征在于，所述电池隔膜的厚度为1μm～5mm。
基于盐穴的有机水相液流电池
技术领域
背景技术
性，使其利用受到大量限制，利用率低。因此需要大力发展储能技术，为电网的稳定性提供
保障。在各种储能技术中，液流电池储能技术由于具有容量大、安全性高、低成本的优势是
大规模储能技术的首选。
容量大、密封性能好、渗透系数小等优点。现有的盐穴多用于储存石油、高压气体以及相关
产品，例如天然气等，因此可以用于大量电解液的存储。但是地下盐穴存在着物理空间大，
大体积的电解液存储存在着电解液极化现象严重的问题，，同时地下盐穴存在着添加搅拌
措施困难的问题，从而影响着整体电池性能。
发明内容
液，所述的电解液包括正极活性物质、负极活性物质和支持电解质；液流电池堆，所述液流
电池堆与所述电解液储液库连通，所述电解液被输入或者输出所述电解液储液库以进行氧
化还原反应；高压气体发生器，所述高压气体发生器与所述电解液储液库相连，所述高压气
体发生器能够向所述盐穴内输送气体以促进所述电解液混合。
为减小极化现象，从而提高电池性能。
体储存罐连通，所述高压气体输送管的另一端伸入所述盐穴内的电解液液面以下。
液库连通，所述电解液输出管能够将所述电解池槽体的电解液输送至所述电解液储液库
内；电解液输入管，所述电解液输入管的一端与所述电解池槽体连通，所述电解液输入管的
另一端与所述电解液储液库连通，所述电解液输入管能够将所述电解液储液库内的电解液
输送至所述电解池槽体内。
及所述高压气体输送管的内壁面和所述电解液输出管的外壁面之间留有间隙。
电解液输出管的外壁面之间的间距为2m～10m。
以及所述缓冲罐和所述液流电池堆之间分别通过所述电解液输入管连通；排气阀，所述排
气阀设于所述缓冲罐以用于排出所述缓冲罐内的电解液内的氮气。
400m。
盐溶液中的至少一种。
体内，所述电池隔膜将所述电解池槽体分隔为阳极区和阴极区，所述阳极区和/或所述阴极
区与对应的所述电解液储液库连通，一所述极板设于所述阳极区，另一所述极板设于所述
阴极区，所述阳极区内具有包括所述正极活性物质的正极电解液，所述阴极区内具有包括
所述负极活性物质的负极电解液，所述电池隔膜能够供所述支持电解质穿透，阻止所述正
极活性物质和所述负极活性物质穿透；循环管路，所述循环管路将所述电解液输入或输出
所述阳极区和/或所述阴极区；循环泵，所述循环泵设于所述循环管路，通过所述循环泵使
所述电解液循环流动供给。
具体实施方式
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的
描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。
液储液库10连通，电解液被输入或者输出电解液储液库10以进行氧化还原反应，高压气体
发生器30与电解液储液库10相连，高压气体发生器30能够向盐穴内输送气体以促进电解液
混合。
20连通，电解液储液库10为盐矿开采后形成的具有物理溶腔的盐穴，溶腔内储存有电解液，
能够利用地下盐穴较大的物理空间存储大量电解液，从而能够大规模存储电量。电解液包
括正极活性物质、负极活性物质和支持电解质，溶腔内的电解液被输送或者输出液流电池
堆20，在液流电池堆20中进行氧化还原反应，完成电能与化学能之间的转换，通过高压气体
发生器30向盐穴内输送气体，能够利用气流湍动现象，促进电解液的混合，促进电解液的传
质行为减小极化现象，从而提高电池性能。
用气流湍动促进电解液的传质行为，减小极化现象，提高电池的充放电性能，还能够利用气
流压力，减小泵吸取电解液到地面的功率。
罐31连通，高压气体输送管32的另一端伸入盐穴内的电解液液面以下。
库10连通，电解液输出管22和电解液输入管23可分别伸入盐穴内的电解液液面以下，电解
液输出管22能够将电解池槽体21的电解液输送至电解液储液库10内，电解液输入管23的一
端与电解池槽体21连通，电解液输入管23的另一端与电解液储液库10连通，电解液输入管
23能够将电解液储液库10内的电解液输送至电解池槽体21内。
壁面和电解液输出管22的外壁面之间留有间隙。也就是说，电解液输出管22、高压气体输送
管32和电解液输入管23可组成套管，其中最里层为电解液输出管22，中间层为高压气体输
送管32，最外层为电解液输入管23。
的内壁面和电解液输出管22的外壁面之间的间距为2m～10m，防止高压气体喷入影响电解
液注入。
和液流电池堆20之间分别通过电解液输入管23连通，排气阀50设于缓冲罐40以用于排出缓
冲罐40内的电解液内的氮气，采用缓冲罐40能够缓存从地下抽取上来的电解液，通过排气
阀50能够排出电解液中携带的氮气。
一种。
体21内，电池隔膜将电解池槽体21分隔为阳极区和阴极区，阳极区和/或阴极区与对应的电
解液储液库10连通，一极板设于阳极区，另一极板设于阴极区，阳极区内具有包括正极活性
物质的正极电解液，阴极区内具有包括负极活性物质的负极电解液，电池隔膜能够供支持
电解质穿透，阻止正极活性物质和负极活性物质穿透，循环管路将电解液输入或输出阳极
区和/或阴极区，循环泵设于循环管路，通过循环泵使电解液循环流动供给。
一电解液储液库10。电解液内的正极活性物质采用氨基修饰的水溶性的二茂铁，正极活性
物质的浓度为1mol/L，负极活性物质采用磺酸基修饰的水溶性的甲基紫精，负极活性物质
的浓度为1mol/L，支持电解液采用2mol/L的NaCl溶液，整体电解液的粘度约为40mPas。
40m，电解液输出管22的外壁面和高压气体输送管32的内壁面之间的间距为5m。
电解液储液库10。电解液内的正极活性物质为2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(OH-
TEMPO)，正极活性物质的浓度为0.5mol/L，负极活性物质采用磺酸基修饰的水溶性的甲基
紫精，负极活性物质的浓度为0.5mol/L，支持电解液采用1.5mol/L的NaCl溶液，整体电解液
粘度约为30mPas。
45m，电解液输出管22的外壁面和高压气体输送管32的内壁面之间的间距3m。。
容量衰减5％。
电解液储液库10。电解液内的正极活性物质为亚铁氰化钾，正极活性物质的浓度为0.5mol/
L，负极活性物质采用磺酸基修饰的水溶性的甲基紫精，负极活性物质的浓度为0.5mol/L，
支持电解液采用1.5mol/L的NaCl溶液，整体电解液粘度约为30mPas。
50m，电解液输出管22的外壁面和高压气体输送管32的内壁面之间的间距为8m。
容量衰减5％。
电解液储液库10。电解液内的正极活性物质为亚铁氰化钾，正极活性物质的浓度为1.5mol/
L，负极活性物质采用磺酸基修饰的水溶性的甲基紫精，负极活性物质的浓度为1.5mol/L，
支持电解液采用3.5mol/L的KCl溶液，整体电解液粘度约为100mPas。
30m，电解液输出管22的外壁面和高压气体输送管32的内壁面之间的间距为8m。
容量衰减6％。
一电解液储液库10。电解液内的正极活性物质为亚铁氰化钾，正极活性物质的浓度为
3.5mol/L，负极活性物质采用磺酸基修饰的水溶性的甲基紫精，负极活性物质的浓度为
3.5mol/L，支持电解液采用4.5mol/L的KCl溶液，整体电解液粘度约为200mPas。
50m，电解液输出管22的外壁面和高压气体输送管32的内壁面之间的间距为8m。
容量衰减6.5％。
压氮气，利用气流湍动促进电解液的传质行为，减小极化现象，从而提高电池的充放电性
能，并且通过高压氮气可以利用气流压力，减小泵吸取电解液到地面的功率。
构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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