(57)【要約】本開示の実施形態によると、酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）は、シェルと、シェル内に配置される、電解質貯蔵タンクアセンブリであって、前記電解質貯蔵タンクアセンブリの少なくとも一部は、シェルによって支持される、電解質貯蔵タンクアセンブリと、電気化学セルと、電解質貯蔵タンクアセンブリと電気化学セルとの間の流体連通のために構成される、電解質循環システムとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、電解質貯蔵タンクアセンブリの少なくとも一部は、電解質貯蔵タンクアセンブリの外側表面とシェルの内側表面との間のタンクアセンブリ熱伝達システムを画定する。他の実施形態では、電解質循環システム内のポンプアセンブリは、第１の位置と第２の位置との間で移動可能である。他の実施形態では、ガス管理システムは、陰極液頭隙および陽極液と流体連通する、第１のガス交換デバイスを含む。
2021507498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）であって、
シェルと、
前記シェル内に配置される電解質貯蔵タンクアセンブリであって、前記電解質貯蔵タンクアセンブリの少なくとも一部は、前記シェルによって支持され、前記電解質貯蔵タンクアセンブリの少なくとも一部は、前記電解質貯蔵タンクアセンブリの外側表面と前記シェルの内側表面との間のタンクアセンブリ熱伝達システムを画定する、電解質貯蔵タンクアセンブリと、
電気化学セルと、
前記電解質貯蔵タンクアセンブリと前記電気化学セルとの間の流体連通のために構成される電解質循環システムと
を備える、酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項２】
前記熱伝達システムは、複数の気流チャネルと、空気循環デバイスとを含む、請求項１に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項３】
前記タンクアセンブリ熱伝達システムは、複数のタンク当接部と、複数のタンクチャネルとを含み、２つのタンク当接部が、各チャネルに隣接する、請求項１に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項４】
前記電解質貯蔵タンクアセンブリは、ある壁厚を有する１つ以上のタンク壁を含む、請求項１に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項５】
前記１つ以上のタンク壁は、実質的に一定の壁厚を有する、請求項４に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項６】
前記１つ以上のタンク壁は、可変壁厚を有する、請求項４に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項７】
前記酸化還元流動バッテリは、バナジウム酸化還元流動バッテリである、請求項１に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項８】
前記電解質貯蔵タンクアセンブリは、陰極液タンクと、陽極液タンクとを含む、請求項１に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項９】
前記陰極液タンクおよび前記陽極液タンクは、前記シェル内で横並び構成にある、請求項８に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項１０】
前記陰極液タンクおよび前記陽極液タンクのそれぞれは、各タンクの外側表面と前記シェルの内側表面との間の前記タンクアセンブリ熱伝達システムの一部を画定する、請求項８に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項１１】
前記陽極液タンクは、ある体積を有し、前記陰極液タンクは、ある体積を有し、前記陽極液タンクの体積対前記陰極液タンクの体積の比は、１．０５：１〜約１．５：１の範囲内である、請求項８に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項１２】
前記陰極液タンクおよび前記陽極液タンクは、前記シェルの底部表面と接触する実質的に同一の占有面積を有する、請求項１１に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項１３】
前記陰極液タンクおよび前記陽極液タンクは、実質的に同一の液体レベルを有する、請求項１１に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項１４】
前記陰極液タンクは、前記陽極液タンクと比較して前記陰極液タンクの体積を低減させるための段付き棚を含む、請求項１１に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項１５】
タンクおよびシェル二次閉じ込めシステムであって、前記システムは、
シェルと、
前記シェル内に配置されるタンクであって、前記タンクの少なくとも一部は、前記シェルによって支持され、前記タンクの少なくとも一部は、前記タンクの外側表面と前記シェルの内側表面との間の熱伝達システムを画定し、前記熱伝達システムは、複数の気流チャネルと、空気循環デバイスとを含む、タンクと
を備える、システム。
【請求項１６】
酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）のための熱伝達の方法であって、前記方法は、
酸化還元流動バッテリを動作させることであって、前記酸化還元流動バッテリは、シェルと、前記シェル内に配置される電解質貯蔵タンクアセンブリであって、前記電解質貯蔵タンクアセンブリの少なくとも一部は、前記シェルによって支持され、電解質貯蔵タンクアセンブリの少なくとも一部は、前記電解質貯蔵タンクアセンブリの外側表面と前記シェルの内側表面との間のタンクアセンブリ熱伝達システムを画定する、電解質貯蔵タンクアセンブリと、電気化学セルと、前記電解質貯蔵タンクと前記電気化学セルとの間の流体連通のために構成される電解質循環システムとを有する、ことと、
前記電解質貯蔵タンクアセンブリの外側表面と前記シェルの内側表面との間のタンクアセンブリ熱伝達システムを通して、空気を循環させることと
を含む、方法。
【請求項１７】
酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）であって、
シェル高さを有するシェルと、
前記シェル内に配置される電解質貯蔵タンクアセンブリであって、前記電解質貯蔵タンクアセンブリの少なくとも一部は、前記シェルによって支持され、前記電解質貯蔵タンクアセンブリは、電解質液高さを有し、前記電解質液高さは、前記シェル高さ以下である、電解質貯蔵タンクアセンブリと、
電気化学セルと、
前記電解質貯蔵タンクアセンブリと前記電気化学セルとの間の流体連通のために構成される電解質循環システムであって、前記電解質循環システムは、ポンプアセンブリを含み、前記ポンプアセンブリは、前記ポンプアセンブリの動作の間の前記電解質液高さを下回る前記シェル内の第１の位置と、前記ポンプアセンブリが動作していないときの前記電解質液高さを上回る第２の位置との間で移動可能である、電解質循環システムと
を備える、酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項１８】
前記電解質貯蔵タンクアセンブリは、前記電解質貯蔵タンクアセンブリの底部を上回り、前記シェル内の空間を画定する前記シェル高さを下回る高さに位置する段付き棚を含む、請求項１７に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項１９】
前記ポンプアセンブリは、前記シェル内の空間に位置する、請求項１８に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項２０】
前記ポンプアセンブリは、前記第１の位置にあるとき、前記電解質循環システムの第１および第２の接続部に結合される、請求項１７に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項２１】
前記ポンプアセンブリは、前記第２の位置にあるとき、前記電解質循環システムへの第１の接続部から結合解除され、前記電解質循環システムへの第２の接続部に結合されたままである、請求項１７に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項２２】
前記ポンプアセンブリは、前記電解質循環システム内の前記第２の接続部に結合されている間、前記第１の位置と前記第２の位置との間で回転可能である、請求項２１に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項２３】
前記ポンプアセンブリは、フィルタおよび／または接合管を含む、請求項１７に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項２４】
前記酸化還元流動バッテリは、バナジウム酸化還元流動バッテリである、請求項１７に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項２５】
前記電解質貯蔵タンクアセンブリは、陰極液タンクと、陽極液タンクとを含む、請求項１７に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項２６】
前記陰極液タンクおよび前記陽極液タンクは、前記シェル内で横並び構成にある、請求項２５に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項２７】
前記陰極液タンクおよび前記陽極液タンクのそれぞれは、各タンクの外側表面および前記シェルの内側表面との間の前記タンク熱伝達システムの一部を画定する、請求項２５に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項２８】
前記陽極液タンクは、ある体積を有し、前記陰極液タンクは、ある体積を有し、前記陽極液タンクの体積対前記陰極液タンクの体積の比は、１．０５：１〜約１．５：１の範囲内である、請求項２５に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項２９】
前記陰極液タンクおよび前記陽極液タンクは、前記シェルの底部表面と接触する実質的に同一の占有面積を有する、請求項２５に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項３０】
前記陰極液タンクおよび前記陽極液タンクは、実質的に同一の液体レベルを有する、請求項２５に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項３１】
前記陰極液タンクは、前記陽極液タンクと比較して前記陰極液タンクの体積を低減させるための段付き棚を含む、請求項２５に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項３２】
前記ポンプアセンブリは、陰極液および陽極液ポンプを含む、請求項２５に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項３３】
前記ポンプアセンブリは、陰極液および陽極液フィルタを含む、請求項２５に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項３４】
第２の位置における前記ポンプアセンブリは、前記ポンプアセンブリが動作していないとき、前記電解質液高さを上回る、請求項２５に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項３５】
液体を保持するために構成されるタンクシステムであって、前記システムは、
シェル高さを有するシェルと、
前記シェル内に配置されるタンクであって、前記タンクの少なくとも一部は、前記シェルによって支持され、液体高さを有し、前記液体高さは、前記シェル高さ以下である、タンクと、
ポンプアセンブリを含むように構成される液体循環システムであって、前記ポンプアセンブリは、前記ポンプアセンブリの動作の間の前記液体高さを下回る前記シェル内の第１の位置と、前記ポンプアセンブリが動作していないときの電解質液高さを上回る第２の位置との間で移動可能である、液体循環システムと
を備える、システム。
【請求項３６】
酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）内のポンプを点検する方法であって、前記方法は、
酸化還元流動バッテリを動作させることであって、前記酸化還元流動バッテリは、シェル高さを有するシェルと、前記シェル内に配置される電解質貯蔵タンクアセンブリであって、前記電解質貯蔵タンクアセンブリの少なくとも一部は、前記シェルによって支持され、前記電解質貯蔵タンクアセンブリは、電解質液高さを有し、前記電解質液高さは、前記シェル高さ以下である、電解質貯蔵タンクアセンブリと、電気化学セルと、前記電解質貯蔵タンクアセンブリと前記電気化学セルとの間の流体連通のために構成される電解質循環システムであって、前記電解質循環システムは、ポンプアセンブリを含み、前記ポンプアセンブリは、前記ポンプアセンブリの動作の間の前記電解質液高さを下回る前記シェル内の第１の位置と前記ポンプアセンブリが動作していないときの前記電解質液高さを上回る第２の位置との間で移動可能である、電解質循環システムとを有する、ことと、
前記ポンプアセンブリをオフにすることと、
前記ポンプアセンブリを前記第２の位置に移動させることと
を含む、方法。
【請求項３７】
酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）であって、
ある量の陽極液および陽極液頭隙を含有するために構成される陽極液貯蔵タンクと、
ある量の陰極液および陰極液頭隙を含有するために構成される陰極液貯蔵タンクと、
第１のガス交換デバイスを備えるガス管理システムであって、前記第１のガス交換デバイスは、前記陰極液頭隙と流体連通する第１の端部と、前記陽極液貯蔵タンク内の陽極液と流体連通する第２の端部とを有する、ガス管理システムと
を備える、酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項３８】
前記第１のガス交換デバイスは、前記陰極液から発生している発生ガスを処理するためのガス処理ゾーンを含む、請求項３７に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項３９】
前記発生ガスは、酸素、二酸化炭素、水素、および塩素、およびそれらの任意の組み合わせを含む、請求項３８に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項４０】
前記酸化還元流動バッテリは、バナジウム−硫酸塩酸化還元流動バッテリ、バナジウム−塩化物酸化還元流動バッテリ、バナジウム−混合硫酸塩および塩化物バッテリ、バナジウム−鉄酸化還元流動バッテリ、および鉄−クロム酸化還元流動バッテリから成る群から選択される、請求項３７に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項４１】
前記酸化還元流動バッテリは、バナジウム酸化還元流動バッテリである、請求項３７に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項４２】
前記ガス処理ゾーンは、ＵＶ処理を含む、請求項３８に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項４３】
塩素および水素発生ガスは、組み換えられ、塩化水素を形成する、請求項３８に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項４４】
前記ＵＶ処理は、塩化水素への水素と塩素ガスの組み換えを助長する、請求項４２に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項４５】
前記第１のガス交換デバイスは、ガスを前記陰極液頭隙から引き出すための真空を含む、請求項３７に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項４６】
前記第１のガス交換デバイスの第１の端部は、ベンチュリを含む、請求項３７に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項４７】
前記第１のガス交換デバイスの第２の端部は、前記陽極液内の液体レベル以下である、請求項３７に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項４８】
前記ガス管理システムはさらに、前記陰極液頭隙と前記陽極液頭隙との間のガス交換のための第２のガス交換デバイスを含む、請求項３７に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項４９】
前記ガス処理ゾーンは、熱センサを含む、請求項３８に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項５０】
前記ガス管理システムはさらに、内部バッテリ圧力が外部バッテリ圧力を所定の量超えると、前記陽極液および陰極液貯蔵タンクの一方または両方からの発生ガスを閉じ込めるかまたは外部バッテリ環境に放出するように構成される第３のガス交換デバイスを含む、請求項３７に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項５１】
前記第３のガス交換デバイスは、液体充填Ｕ形状管である、請求項５０に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項５２】
前記第３のガス交換デバイスは、圧力調整、圧力逃がし、または逆止弁のうちの１つ以上のものの配列を備える、請求項５０に記載の酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）。
【請求項５３】
酸化還元流動バッテリを動作させる方法であって、前記方法は、
電解質貯蔵タンクアセンブリを有するＲＦＢを動作させることであって、前記電解質貯蔵タンクアセンブリは、ある量の陽極液および陽極液頭隙を含有するために構成される陽極液貯蔵タンクと、ある量の陰極液および陰極液頭隙を含有するために構成される陰極液貯蔵タンクと、電気化学セルと、前記電解質貯蔵タンクアセンブリと前記電気化学セルとの間の流体連通のために構成される電解質循環システムとを含む、ことと、
ガスを前記陰極液頭隙から輸送し、前記ガスを前記陽極液貯蔵タンク内の陽極液に堆積させることと
を含む、方法。
【請求項５４】
前記ガスを前記陽極液貯蔵タンク内の陽極液の液体レベル以下である場所に堆積させる前に、前記ガスをある処理で処理することをさらに含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記処理は、ＵＶ処理である、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記ガスは、前記陽極液貯蔵タンク内の陽極液の液体レベル以下である場所に輸送される、請求項５３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、その開示が、参照することによってその全体として本明細書に明示的に組み込まれる、２０１７年１２月１９に出願された、米国仮出願第６２／６０７８４２号の利益を主張する。
【０００２】
化石燃料を燃焼させることの環境結果についての懸念は、太陽熱および風力等の源から発生される再生可能エネルギーの使用の増加につながっている。しかしながら、そのような再生可能エネルギー源の断続的かつ変動する性質は、これらのエネルギー源を既存の電気送電網および配電網の中に完全に統合することを困難にしている。本問題に対する解決策は、大規模電気エネルギー貯蔵（ＥＥＳ）システムを採用することであった。これらのシステムは、太陽熱または風力源から導出される再生可能エネルギーの信頼性、電力品質、および経済を改良するための効果的アプローチであると広く見なされている。
【０００３】
再生可能風力および太陽熱エネルギーの統合を促進することに加え、大規模ＥＥＳシステムもまた、付加価値を送電網管理に提供する潜在性、例えば、周波数調整、運転予備力、高速急増能、自力起動能、および化石燃料キングシステムのための代替等の基幹電力系統レベルにおける資源および市場サービス、既存の資産の能力を増加させ、送電網アップグレード投資を延期させることによる、伝送および送達支援、マイクログリッド支援、ならびにピークシェービングおよび電力シフトを有し得る。
【０００４】
その中でも最も有望な大規模ＥＥＳ技術は、酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）である。ＲＦＢは、繰り返し、メガワット時（ＭＷｈ）の電気エネルギーを貯蔵し、それを化学エネルギーに変換し、必要に応じて、化学エネルギーを電気エネルギーに戻し得る、特殊電気化学システムである。ＲＦＢは、変動する電力供給源に耐性があり、最大率において、反復的充電／放電サイクルに耐え、充電の任意の状態、設計エネルギー貯蔵容量、および所与のシステムのための電力において、独立して、充電／放電サイクルを開始し、長サイクル寿命をもたらし、ある他の設計に固有の火災の危険を伴わずに、安全に動作するその能力のため、エネルギー貯蔵のために非常に好適である。
【０００５】
簡単に言えば、ＲＦＢ電気化学セルは、電気エネルギーを化学反応から導出するか、または電気エネルギーの導入を通して化学反応を促進するかのいずれかが可能なデバイスである。一般に、電気化学セルは、２つの半セルを含み、それぞれ、電解質を有する。２つの半セルは、同一電解を使用してもよい、またはそれらは、異なる電解質を使用してもよい。電気エネルギーが導入された状態では、一方の半セルからの種は、その電極に対して電子を失い（酸化）、他方の半セルからの種は、電子をその電極から得る（還元）。
【０００６】
共通筐体内で直列にともに電気的に接続された複数のＲＦＢ電気化学セルは、概して、電気化学「スタック」と称される。ともに電気的に接続された複数のスタックは、概して、「ストリング」と称される。ともに電気的に接続された複数のストリングは、概して、「サイト」と称される。
【０００７】
共通ＲＦＢ電気化学セル構成は、イオン交換膜または他のセパレータによって分離される、２つの対向電極と、「陽極液」および「陰極液」と称される、２つの循環電解質溶液とを含む。電気エネルギーと化学電位との間のエネルギー変換は、液体電解質がセルを通して流動し始めると、電極において瞬時に生じる。
【０００８】
高速、スケーラブル、かつ低コスト展開を伴う、効率的で、柔軟性があり、丈夫で、コンパクトで、かつ信頼性のある大規模ＥＳＳシステムのための産業需要を満たすために、改良されたＲＦＢシステムの必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本概要は、発明を実施するための形態にさらに説明される、簡略化された形態における一連の概念を導入するために提供される。本概要は、請求される主題の重要な特徴を識別することを意図するものではなく、請求される主題の範囲を判定する際の補助として使用されるように意図されるものでもない。
【００１０】
本開示の一実施形態によると、酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）が、提供される。酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）は、シェルと、シェル内に配置される、電解質貯蔵タンクアセンブリであって、電解質貯蔵タンクアセンブリの少なくとも一部は、シェルによって支持され、電解質貯蔵タンクアセンブリの少なくとも一部は、電解質貯蔵タンクアセンブリの外側表面とシェルの内側表面との間のタンクアセンブリ熱伝達システムを画定する、電解質貯蔵タンクアセンブリと、電気化学セルと、電解質貯蔵タンクアセンブリと電気化学セルとの間の流体連通のために構成される、電解質循環システムとを含む。
【００１１】
本開示の別の実施形態によると、タンクおよびシェル二次閉じ込めシステムが、提供される。本システムは、シェルと、シェル内に配置される、タンクであって、タンクの少なくとも一部は、シェルによって支持され、タンクの少なくとも一部は、タンクの外側表面とシェルの内側表面との間の熱伝達システムを画定し、熱伝達システムは、複数の気流チャネルと、空気循環デバイスとを含む、タンクとを含む。
【００１２】
本開示の別の実施形態によると、酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）のための熱伝達の方法が、提供される。本方法は、シェルと、シェル内に配置される、電解質貯蔵タンクアセンブリであって、電解質貯蔵タンクアセンブリの少なくとも一部は、シェルによって支持され、電解質貯蔵タンクアセンブリの少なくとも一部は、電解質貯蔵タンクアセンブリの外側表面とシェルの内側表面との間のタンクアセンブリ熱伝達システムを画定する、電解質貯蔵タンクアセンブリと、電気化学セルと、電解質貯蔵タンクと電気化学セルとの間の流体連通のために構成される、電解質循環システムとを有する、酸化還元流動バッテリを動作させるステップと、電解質貯蔵タンクアセンブリの外側表面とシェルの内側表面との間のタンクアセンブリ熱伝達システムを通して、空気を循環させるステップとを含む。
【００１３】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、熱伝達システムは、複数の気流チャネルと、空気循環デバイスとを含んでもよい。
【００１４】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、タンクアセンブリ熱伝達システムは、複数のタンク当接部と、複数のタンクチャネルとを含んでもよく、２つのタンク当接部が、各チャネルに隣接する。
【００１５】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、電解質貯蔵タンクアセンブリは、ある壁厚を有する、１つ以上のタンク壁を含んでもよい。
【００１６】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、１つ以上のタンク壁は、実質的に一定壁厚を有してもよい。
【００１７】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、１つ以上のタンク壁は、可変壁厚を有してもよい。
【００１８】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、酸化還元流動バッテリは、バナジウム酸化還元流動バッテリであってもよい。
【００１９】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、電解質貯蔵タンクアセンブリは、陰極液タンクと、陽極液タンクとを含んでもよい。
【００２０】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、陰極液タンクおよび陽極液タンクは、シェル内で横並び構成であってもよい。
【００２１】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、陰極液タンクおよび陽極液タンクはそれぞれ、タンクの外側表面とシェルの内側表面との間のタンクアセンブリ熱伝達システムの一部を画定してもよい。
【００２２】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、陽極液タンクは、ある体積を有し、陰極液タンクは、ある体積を有し、陽極液タンクの体積対陰極液タンクの体積の比は、１．０５：１〜約１．５：１の範囲内であってもよい。
【００２３】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、陰極液タンクおよび陽極液タンクは、シェルの底部表面と接触する、実質的に同一占有面積を有してもよい。
【００２４】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、陰極液タンクおよび陽極液タンクは、実質的に同一液体レベルを有してもよい。
【００２５】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、陰極液タンクは、陽極液タンクと比較して、陰極液タンクの体積を低減させるための段付き棚を含んでもよい。
【００２６】
本開示の別の実施形態によると、酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）が、提供される。酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）は、あるシェル高さを有する、シェルと、シェル内に配置される、電解質貯蔵タンクアセンブリであって、電解質貯蔵タンクアセンブリの少なくとも一部は、シェルによって支持され、電解質貯蔵タンクアセンブリは、ある電解質液高さを有し、電解質液高さは、シェル高さ以下である、電解質貯蔵タンクアセンブリと、電気化学セルと、電解質貯蔵タンクアセンブリと電気化学セルとの間の流体連通のために構成される、電解質循環システムであって、電解質循環システムは、ポンプアセンブリを含み、ポンプアセンブリは、ポンプアセンブリの動作の間の電解質液高さを下回る、シェル内の第１の位置と、ポンプアセンブリが動作していないときの電解質液高さを上回る、第２の位置との間で移動可能である、電解質循環システムとを含む。
【００２７】
本開示の別の実施形態によると、液体を保持するために構成される、タンクシステムが、提供される。本システムは、あるシェル高さを有する、シェルと、シェル内に配置される、タンクであって、タンクの少なくとも一部は、シェルによって支持され、ある液体高さを有し、液体高さは、シェル高さ以下である、タンクと、ポンプアセンブリを含むように構成される、液体循環システムであって、ポンプアセンブリは、ポンプアセンブリの動作の間の液体高さを下回る、シェル内の第１の位置と、ポンプアセンブリが動作していないときの電解質液高さを上回る、第２の位置との間で移動可能である、液体循環システムとを含む。
【００２８】
本開示の別の実施形態によると、酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）内のポンプを点検する方法が、提供される。本方法は、あるシェル高さを有する、シェルと、シェル内に配置される、電解質貯蔵タンクアセンブリであって、電解質貯蔵タンクアセンブリの少なくとも一部は、シェルによって支持され、電解質貯蔵タンクアセンブリは、ある電解質液高さを有し、電解質液高さは、シェル高さ以下である、電解質貯蔵タンクアセンブリと、電気化学セルと、電解質貯蔵タンクアセンブリと電気化学セルとの間の流体連通のために構成される、電解質循環システムであって、電解質循環システムは、ポンプアセンブリを含み、ポンプアセンブリは、ポンプアセンブリの動作の間の電解質液高さを下回る、シェル内の第１の位置とポンプアセンブリが動作していないときの電解質液高さを上回る、第２の位置との間で移動可能である、電解質循環システムとを有する、酸化還元流動バッテリを動作させるステップと、ポンプアセンブリをオフにするステップと、ポンプアセンブリを第２の位置に移動させるステップとを含む。
【００２９】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、電解質貯蔵タンクアセンブリは、電解質貯蔵タンクアセンブリの底部の上方であって、シェル内の空間を画定するシェル高さの下方の高さに位置する、棚を含んでもよい。
【００３０】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、ポンプアセンブリは、シェル内の空間に位置してもよい。
【００３１】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、ポンプアセンブリは、第１の位置にあるとき、電解質循環システムの第１および第２の接続部に結合されてもよい。
【００３２】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、ポンプアセンブリは、第２の位置にあるとき、電解質循環システムへの第１の接続部から結合解除されてもよく、電解質循環システムへの第２の接続部に結合されたままであってもよい。
【００３３】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、ポンプアセンブリは、電解質循環システム内の第２の接続部に結合されている間、第１の位置と第２の位置との間で回転可能であってもよい。
【００３４】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、ポンプは、フィルタおよび／または接合管を含んでもよい。
【００３５】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、酸化還元流動バッテリは、バナジウム酸化還元流動バッテリであってもよい。
【００３６】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、電解質貯蔵タンクアセンブリは、陰極液タンクと、陽極液タンクとを含んでもよい。
【００３７】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、陰極液タンクおよび陽極液タンクは、シェル内で横並び構成であってもよい。
【００３８】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、陰極液タンクおよび陽極液タンクはそれぞれ、各タンクの外側表面およびシェルの内側表面との間のタンク熱伝達システムの一部を画定してもよい。
【００３９】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、陽極液タンクは、ある体積を有し、陰極液タンクは、ある体積を有し、陽極液タンクの体積対陰極液タンクの体積の比は、１．０５：１〜約１．５：１の範囲内であってもよい。
【００４０】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、陰極液タンクおよび陽極液タンクは、シェルの底部表面と接触する、実質的に同一占有面積を有してもよい。
【００４１】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、陰極液タンクおよび陽極液タンクは、実質的に同一液体レベルを有してもよい。
【００４２】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、陰極液タンクは、陽極液タンクと比較して陰極液タンクの体積を低減させるための段付き棚を含んでもよい。
【００４３】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、ポンプアセンブリは、陰極液および陽極液ポンプを含んでもよい。
【００４４】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、ポンプアセンブリは、陰極液および陽極液フィルタを含んでもよい。
【００４５】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、第２の位置におけるポンプアセンブリは、ポンプアセンブリが動作していないとき、電解質液高さを上回ってもよい。
【００４６】
本開示の別の実施形態によると、酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）が、提供される。酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）は、ある量の陽極液および陽極液頭隙を含有するために構成される、陽極液貯蔵タンクと、ある量の陰極液および陰極液頭隙を含有するために構成される、陰極液貯蔵タンクと、陰極液頭隙と流体連通する第１の端部と、陽極液貯蔵タンク内の陽極液と流体連通する第２の端部とを有する、第１のガス交換デバイスを備える、ガス管理システムとを含む。
【００４７】
本開示の別の実施形態によると、酸化還元流動バッテリを動作させる方法が、提供される。本方法は、ある量の陽極液および陽極液頭隙を含有するために構成される、陽極液貯蔵タンクと、ある量の陰極液および陰極液頭隙を含有するために構成される、陰極液貯蔵タンクと、電気化学セルと、電解質貯蔵タンクアセンブリと電気化学セルとの間の流体連通のために構成される、電解質循環システムとを含む、電解質貯蔵タンクアセンブリを有する、ＲＦＢを動作させるステップと、ガスを陰極液頭隙から輸送し、ガスを陽極液貯蔵タンク内の陽極液に堆積させるステップとを含む。
【００４８】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、第１のガス交換デバイスは、陰極液から発生している発生ガスを処理するためのガス処理ゾーンを含んでもよい。
【００４９】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、発生ガスは、酸素、二酸化炭素、水素、および塩素、およびそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【００５０】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、酸化還元流動バッテリは、バナジウム−硫酸塩酸化還元流動バッテリ、バナジウム−塩化物酸化還元流動バッテリ、バナジウム−混合硫酸塩および塩化物バッテリ、バナジウム−鉄酸化還元流動バッテリ、および鉄−クロム酸化還元流動バッテリから成る群から選択されてもよい。
【００５１】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、酸化還元流動バッテリは、バナジウム酸化還元流動バッテリであってもよい。
【００５２】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、ガス処理ゾーンは、ＵＶ処理を含んでもよい。
【００５３】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、塩素および水素発生ガスは、組み換えられ、塩化水素を形成してもよい。
【００５４】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、ＵＶ処理は、塩化水素への水素と塩素ガスの組み換えを助長してもよい。
【００５５】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、第１のガス交換デバイスは、ガスを陰極液頭隙から引き出すための真空を含んでもよい。
【００５６】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、第１のガス交換デバイスの第１の端部は、ベンチュリを含んでもよい。
【００５７】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、第１のガス交換デバイスの第２の端部は、陽極液内の液体レベルを下回ってもよい。
【００５８】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、ガス処理ゾーンは、熱センサを含んでもよい。
【００５９】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、ガス管理システムはさらに、陰極液頭隙と陽極液頭隙との間のガス交換のための第２のガス交換デバイスを含んでもよい。
【００６０】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、ガス管理システムはさらに、内部バッテリ圧力が外部バッテリ圧力を所定の量超えると、陽極液および陰極液貯蔵タンクの一方または両方からの発生ガスを閉じ込める、または外部バッテリ環境に放出するように構成される、第３のガス交換デバイスを含んでもよい。
【００６１】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、第３のガス交換デバイスは、液体充填Ｕ形状管であってもよい。
【００６２】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、第３のガス交換デバイスは、圧力調整、圧力逃がし、または逆止弁のうちの１つ以上のものの配列を含んでもよい。
【００６３】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、動作方法はさらに、ガスを陽極液貯蔵タンク内の陽極液の液体レベル以下である場所に堆積させる前に、ガスをある処理で処理するステップを含んでもよい。
【００６４】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、処理は、ＵＶ処理であってもよい。
【００６５】
本明細書に説明される実施形態のいずれかでは、ガスは、陽極液貯蔵タンク内の陽極液の液体レベル以下である場所に輸送されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
本開示の前述の側面および付帯利点の多くは、付随の図面と関連して検討されるとき、以下の発明を実施するための形態を参照することによって、より深く理解されるにつれて、より容易に認識されるであろう。
【００６７】
【図１】図１は、本開示の一実施形態による、酸化還元流動バッテリの等角図である。
【図２】図２は、図１の酸化還元流動バッテリの部分的分解等角図である。
【図３】図３は、陽極液および陰極液タンクと、電気化学セルと、電解質を循環させるためのシステムと、ガス管理システムとを含む、図１の酸化還元流動バッテリの主要な内部構成要素の等角図である。
【図４】図４は、本開示の実施形態による、酸化還元流動バッテリの種々の構成要素の概略図である。
【図５】図５は、本開示の一実施形態による、酸化還元流動バッテリのための電力アーキテクチャの概略図である。
【図６】図６は、図１の酸化還元流動バッテリの種々の構成要素の拡大背面等角図である。
【図７】図７は、タンクの周囲の例示的空気流路を示す、図１の酸化還元流動バッテリのタンクアセンブリの等角図である。
【図８】図８は、図１の酸化還元流動バッテリのタンクアセンブリの底面図である。
【図９】図９Ａおよび９Ｂは、本開示の実施形態による、酸化還元流動バッテリの例示的タンク壁を通した断面図である。
【図１０】図１０は、例示的電解質進行経路を示す、図１の酸化還元流動バッテリの主要な構成要素の断面図である。
【図１１】図１１は、例示的電解質進行経路を示す、図１の酸化還元流動バッテリ内の電解質を循環させるためのシステムの等角図である。
【図１２Ａ】図１２Ａおよび１２Ｂは、異なるポンプアセンブリ構成を示す、図１の酸化還元流動バッテリのための圧送システムの正面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａおよび１２Ｂは、異なるポンプアセンブリ構成を示す、図１の酸化還元流動バッテリのための圧送システムの正面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａ−１３Ｄは、図１の酸化還元流動バッテリのための例示的導管結合の種々の図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａ−１３Ｄは、図１の酸化還元流動バッテリのための例示的導管結合の種々の図である。
【図１３Ｃ】図１３Ａ−１３Ｄは、図１の酸化還元流動バッテリのための例示的導管結合の種々の図である。
【図１３Ｄ】図１３Ａ−１３Ｄは、図１の酸化還元流動バッテリのための例示的導管結合の種々の図である。
【図１４】図１４は、システムの例示的化学性質を示す、本開示の一実施形態による、酸化還元流動バッテリシステムの概略図である。
【図１５】図１５は、例示的ガス管理構成要素を示す、図１の酸化還元流動バッテリ内のガス管理のためのシステムの等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
本開示の実施形態は、酸化還元流動バッテリ（ＲＦＢ）、そのシステムおよび構成要素、スタック、ストリング、およびサイト、ならびにそれを動作させる方法を対象とする。図１−４を参照すると、本開示の一実施形態による、酸化還元流動バッテリ２０が、提供される。複数の酸化還元流動バッテリが、バッテリの「ストリング」内に構成されてもよく、複数のストリングは、バッテリの「サイト」の中に構成されてもよい。
【００６９】
他のバッテリシステムと同様に、酸化還元流動バッテリ２０は、エネルギー源からのエネルギーを貯蔵し、それを必要に応じて供給するように構成される。複数の酸化還元流動バッテリが、システムの設計に応じて、直列または並列に電気的に接続されてもよい。
【００７０】
酸化還元流動バッテリ
図１−４を参照すると、ＲＦＢ２０内の主要な構成要素は、タンク陽極液および陰極液２２および２４を含む、タンクアセンブリ２６と、電気化学セル３０と、電解質を循環させるためのシステム４０と、ガス管理システム９４と、構成要素の全てを格納し、二次液体閉じ込めを提供するためのシェル５０とを含む。図示される実施形態では、ＲＦＢ２０は、１つの電気化学セル３０を含む。しかしながら、本開示の他の実施形態では、ＲＦＢ２０は、例えば、２０１７年８月１日に発行された米国特許第９７２２２６４号（本開示は、参照することによってその全体として本明細書に明示的に組み込まれる）に説明されるように、複数の電気化学セルのスタックを含んでもよい。
【００７１】
図２を参照すると、制御ボックス３６は、接触線５１および５２を介して、電気化学セル３０に結合され、システムを監視および制御する（また、図６参照）。
【００７２】
本開示では、流動電気化学エネルギーシステムは、概して、例示的バナジウム酸化還元流動バッテリ（ＶＲＢ）の文脈で説明され、Ｖ３＋／Ｖ２＋電解質が、負の電解質（「陽極液」）としての役割を果たし、Ｖ５＋／Ｖ４＋電解質が、正の電解質（「陰極液」）としての役割を果たす。しかしながら、非限定的実施例として、Ｖ２＋／Ｖ３＋対Ｂｒ−／ＣｌＢｒ２、Ｂｒ２／Ｂｒ−対Ｓ／Ｓ２−、Ｂｒ−／Ｂｒ２対Ｚｎ２＋／Ｚｎ、Ｃｅ４＋／Ｃｅ３＋対Ｖ２＋／Ｖ３＋、Ｆｅ３＋／Ｆｅ２＋対Ｂｒ２／Ｂｒ−、Ｍｎ２＋／Ｍｎ３＋対Ｂｒ２／Ｂｒ−、Ｆｅ３＋／Ｆｅ２＋対Ｔｉ２＋／Ｔｉ４＋等を含む、他の酸化還元化学物質も、検討され、本開示の範囲内である。
【００７３】
非限定的実施例として、充電に先立ったバナジウム流動酸化還元バッテリ（ＶＲＢ）では、初期陽極液溶液および陰極液溶液はそれぞれ、同じ濃度のＶ３＋およびＶ４＋を含む。充電に応じて、陽極液溶液内のバナジウムイオンは、Ｖ２＋／Ｖ３＋に還元される一方、陰極液溶液内のバナジウムイオンは、Ｖ４＋／Ｖ５＋に酸化される。
【００７４】
本開示の実施形態によると、ＶＲＢ内の陽極液および陰極液は、バナジウムイオンおよび塩酸または硫酸および塩酸の混合物を含んでもよい。本開示の他の実施形態によると、ＶＲＢ内の陽極液および陰極液は、硫酸塩の化学的性質を含んでもよい。
【００７５】
図３Ａにおける概略を参照すると、図１および２の酸化還元流動バッテリシステム２０の一般的動作が、説明されるであろう。酸化還元流動バッテリシステム２０は、陽極液および陰極液をその個別のタンク２２および２４から電気化学セル３０の中に循環させることによって動作する。セル３０は、電気化学セル３０と電気連通する電力および制御要素によって指示される通りにエネルギーを放電または貯蔵するように動作する。
【００７６】
１つのモード（時として、「充電」モードとも称される）では、電源に接続される電力および制御要素は、電気エネルギーを陽極液および陰極液内の化学電位として貯蔵するように動作する。電源は、燃焼電源ならびに風力、太陽熱、および水力発電等の再生可能電源を含む、電力を発生させることが知られている任意の電源であることができる。
【００７７】
第２の（「放電」）動作モードでは、酸化還元流動バッテリシステム２０は、陽極液および陰極液内に貯蔵される化学電位を、次いで、電気負荷に供給する電力および制御要素による要求に応じて放電される、電気エネルギーに変換するように動作される。
【００７８】
システム２０内の各電気化学セル３０は、正の電極と、負の電極と、少なくとも１つの陰極液チャネルと、少なくとも１つの陽極液チャネルと、陰極液チャネルおよび陽極液チャネルを分離する、イオン輸送膜とを含む。イオン輸送膜は、電気化学セルを正の側および負の側に分離する。選択されたイオン（例えば、Ｈ＋）は、電気化学充電および放電プロセスの一部として、イオン輸送膜を横断して移送されることを可能にされる。正および負の電極は、電気化学セル充電および放電（例えば、図２および４における線５１および５２参照）の間、イオン輸送膜に対して法線の軸に沿って、電子を流動させるように構成される。図３Ａから分かるように、流体入口４８および４４ならびに出口４６および４２は、酸化還元流動バッテリシステム２０の中への電気化学セル３０の統合を可能にするように構成される。
【００７９】
高電圧高電力システムを取得するために、複数の単一電気化学セルが、ともに直列に組み立てられ、電気化学セルのスタック（本明細書では、「スタック」、「セルスタック」、または「電気化学セルスタック」と称される）を形成してもよい。図示される実施形態では、スタックは、２つの半スタック（または半セル）を含み、バッテリシステム２０を形成する。同様に、いくつかのセルスタックは、次いで、さらにともに組み立てられ、バッテリシステム２０を形成してもよい。ＭＷレベルＲＦＢシステムは、概して、複数のセルスタックを有し、例えば、各セルスタックは、複数の電気化学セルを有する。個々の電気化学セルに関して説明されるように、スタックは、電気化学充電および放電（例えば、単一スタックバッテリのための図４に示され、また、図６にも示される、線５１および５２参照）の間、概して、イオン輸送膜および集電器に対して法線の軸に沿って、電子をセルスタックを通して流動させる、正および負の集電器とともに配列されることができる。
【００８０】
各電気化学セル内のイオン交換膜は、正の電解質と負の電解質との間の活性材料の交差を防止する一方、イオン移送を支援し、回路を完成させる。イオン交換膜材料、非限定的実施例では、ＮＡＦＩＯＮまたはＧＯ−ＳＥＬＥＣＴ等の全フッ素置換された膜が、電気化学セル内で使用されてもよい。
【００８１】
膜を通したイオン交換は、理想的には、陽極液と陰極液との間の活性材料の移送を防止する。しかしながら、バナジウム酸化還元バッテリ（ＶＲＢ）を動作させることから取得されるデータは、システムが本明細書に説明されるような任意の容量減衰緩和特徴を用いずに動作するとき、経時的容量減衰を示す。そのような容量減衰は、少なくとも部分的に、膜を横断したバナジウムイオンのある程度の移送に起因し得る。システム内の異なるバナジウムカチオンは、膜を通して交差するために、異なる濃度拡散係数および電気移行係数を有する。これらの差異は、複数の動作サイクル後の陽極液と陰極液との間の非平衡バナジウム輸送に寄与し、これは、エネルギー貯蔵容量の損失をもたらし得る。
【００８２】
膜を横断したバナジウムイオンの移送によって生じる他の負の影響は、沈殿を含み、これは、陰極液内のバナジウムイオン濃度が、バナジウムイオンの正味輸送の結果として増加し続ける場合に生じ得る。沈殿物が、電極スタック内に形成され得、これは、ＶＲＢシステムの性能における劣化をもたらし得る。非限定的実施例として、Ｖ２Ｏ５としてのＶ５＋の沈殿が、陰極液内に生じ得る（それによって、陰極液内のＶ５＋の量および／または濃度を減少させる）。
【００８３】
膜を横断したバナジウムイオンの移送および沈殿に加え、他の電気化学副反応も、ＶＲＢシステム内の減少された性能に寄与し得る。これらの反応もまた、システムの容量および耐用年数を最大限にする一方、バッテリの寿命のためのコストおよび点検要件を最小限にするために対処されなければならない。例えば、いくつかの動作条件下では、副反応は、過剰水素および塩素ガスを陽極液および／または陰極液タンクの頭隙内に生産し得る。他の有害な反応はまた、電解質が酸素等の酸化剤に暴露されるときに生じ得る。一実施例では、経時的に、陽極液は、保守、配設、または他の動作の間、タンクの中に導入される大気酸素によって、Ｖ２＋酸化を受けやすい（それによって、Ｖ２＋の量および／または濃度を減少させる）。別の実施例として、水素が、陽極液内の反応物の不十分な供給の結果として発生され得る。
【００８４】
本明細書に説明されるのは、上記に説明される容量減退の影響を緩和し、バッテリ、ストリング、およびサイトレベルにおけるＲＦＢ性能を改良するために設計されるシステムおよび動作方法である。一般に、これらの特徴は、能動および受動充電平衡を適用すること、電解質組成物の分析および調節のための具体的方法を採用すること、ならびにプロセスガス管理によって、電解質安定性を維持する観点から説明され得る。
【００８５】
電力アーキテクチャ
図５を参照すると、本開示の一実施形態による、酸化還元流動バッテリ２０のための電力アーキテクチャの例示的概略図が、提供される。電力アーキテクチャ内のシステムの主要な構成要素は、配電ユニット１２と、バッテリ２０と、接点５１および５２とを含む。略図に示されるように、配電ユニットによって給電される補助負荷は、電解質ポンプ１２０と、冷却ファン３２と、ＢＭＳ１４（バッテリ管理システム）とを含む。補助負荷は、外部ＡＣまたはスタックＤＣ電力によって給電されてもよい。
【００８６】
ＢＭＳは、酸化還元流動バッテリのための動作論理を実装する、コントローラである。ＢＭＳは、より高いレベルの制御のためのインターフェースを提供してもよく、これは、操作およびデータ入手を可能にし得る。ＢＭＳは、バッテリに接続する、またはそこから接続解除し、接続されると、バッテリを安全パラメータ内で動作させるために使用されてもよい。
【００８７】
バッテリが、接続されると、一連の接触器は、閉鎖され、ＢＭＳは、電解質ポンプおよび冷却ファンの速度を制御し、システム効率を最適化する。バッテリが、ストリングの一部である場合、充電の状態（ＳＯＣ）整合が、実施されてもよい。
【００８８】
バッテリが、接続解除されると、一連の接触器は、開放され、ポンプおよびファンは、無効にされる。しかしながら、バッテリが、自力起動のために構成される（予備電力を再起動するために保存し、バッテリシステム内に貯蔵される電力を使用することによって、再起動する）場合、バッテリは、ポンプが周期的に使用可能エネルギーをスタック内に維持することを可能にするであろう。
【００８９】
バッテリ含有システム、電解質タンクアセンブリ、および一般的配列
ここで図１および２を参照すると、各ＲＦＢ２０は、実質的に閉鎖された様式において、システムの構成要素を格納する、シェル５０を含む。図３を参照すると、これらの構成要素は、概して、陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４を含む、タンクアセンブリ２６と、電気化学セル３０と、電解質を循環させるためのシステム４０と、ガス管理システム９４とを含む。これらの構成要素のそれぞれの構成が、ここでより詳細に説明されるであろう。
【００９０】
図１および２は、例えば、図３に示される構成要素を格納する、シェル５０を描写する。コンテナ５０は、いくつかの実施形態では、以下の特性、すなわち、コンパクト設計、組立易さ、移送能力、コンパクトな複数コンテナ配列および構造、保守のためのアクセス性、および二次閉じ込めのうちの１つ以上のものを促進または提供する、統合された構造であるように構成されることができる。
【００９１】
下記により詳細に説明されるように、ＲＦＢ２０のタンク２２および２４は、コンパートメントまたは複数のコンパートメント内に近接して嵌合され、それによって、シェル５０内の電解質の貯蔵体積を最大限にし、バッテリ２０のエネルギー貯蔵に正比例する、ＲＦＢ２０内の電解質の体積のための構造支持および非浸透性閉じ込めを提供するように構成される。
【００９２】
シェル５０は、概して、出荷のし易さおよび配設のし易さのために、標準的ドアサイズ内に嵌合するように定寸される。いくつかの実施形態では、シェル５０は、幅３０インチ×奥行５７インチ×高さ７８インチの標準的寸法を有する。これらの実施形態のうちのいくつかでは、シェル５０は、加えて、鉄道、貨物船、または他の可能性として考えられる出荷チャネルを介した登録および移送のし易さのための出荷コンテナ証明規格を満たすように構成されることができる。
【００９３】
シェル５０はまた、ＲＦＢ２０が、容易に、正常に動くように設置され、現場で保守されることを可能にするための種々の特徴を含む。例えば、シェル５０の主要コンパートメント６２からの可撤性蓋６０、アクセスのし易さのためのＲＦＢ２０の上部に位置する、電気ボックス３６、ならびに交換または修理のためのアクセス性のために構成される、ポンプおよび他の有用構成要素である。
【００９４】
シェル５０は、限定ではないが、持続的に溶接または押出成形された金属（シート鋼鉄、ステンレス鋼、チタン、またはアルミニウム等）またはプラスチックを含む、任意の好適な材料から製造されてもよい。シェル５０は、化学耐性となるようにコーティングされてもよい。
【００９５】
シェル５０による酸化還元流動バッテリ２０およびＲＦＢ２０内に貯蔵される電解質の二次閉じ込めは、概して、望ましいが、シェル５０による二次閉じ込めは、いくつかのバッテリ展開のためには必要とされない場合がある。いくつかの実施形態では、シェル５０は、単一の統合された構成要素であってもよい。同様に、いくつかの展開では、シェル５０の主要コンパートメント６２は、蓋６０を用いずに使用されてもよい。
【００９６】
電解質タンクおよびアセンブリ
図７および８を参照すると、陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４を含む、タンクアセンブリ２６は、別個のエンクロージャ内の酸化還元流動バッテリ２０内の陽極液および陰極液のための一次閉じ込め構造を提供する。図７は、主要コンパートメント６２内に横並び（または前後）に位置付けられる、陽極液および陰極液タンク２２および２４を図示する。図８は、主要コンパートメント６２内の横並び（または前後）に位置付けられる、陽極液タンク２２および陰極液タンク２４の底面図を示す。横並び（または前後）構成では、タンクは、１つの表面または１つの壁に沿って整合される。図７および８に示される図示される実施形態では、陽極液および陰極液タンク２２および２４の代表的底部は、概して、長方形である。
【００９７】
図７を参照すると、陰極液タンク２４の上部部分は、前方に位置付けられるタンク（図示される実施形態では、陰極液タンク２４）の正面上側角に位置する、肩部または段付き棚区分９０を有する。段付き棚区分９０は、タンクアセンブリ２６の底部の上方、かつシェル５０内の空間を画定するシェル５０高さの主要コンパートメント６２の下方の高さに位置する。
【００９８】
シェル５０内の空間（段付き棚区分９０によって画定される）は、下記により詳細に説明されるように、タンクが横ならびに整合されると、電解質輸送導管９２（図３参照）のためのアクセスを提供し、陽極液タンク２２と陰極液タンク２４との間の流体連通を提供する。段付き棚区分９０によって作成された空間はまた、下記により詳細に説明されるように、陽極液および陰極液ポンプ１２２ならびに１２４と、フィルタ１５０（図３参照）とを含む、ポンプアセンブリ１２０のための場所を提供する。ポンプアセンブリ１２０はまた、随意の接合管を含んでもよい。しかしながら、本開示の他の実施形態によると、タンク２２および２４の一方または両方は、段付き棚区分９０を含むように製造される必要がない、または随意に、電解質輸送導管９２ならびに／もしくは陽極液および陰極液ポンプ１２２ならびに１２４を収容するための別の構成を含んでもよい。
【００９９】
いくつかの実施形態では、陽極液タンク２２および／または陰極液タンク２４は、成型または加工されたプラスチック、ファイバガラス、または他の材料もしくは材料の組み合わせから構築される。いくつかの実施形態では、タンク２２および／または２４は、剛性または半剛性構造を有する。いくつかの実施形態では、タンク２２および／または２４の壁を構成する材料は、その中に電解質を閉じ込めるために、電解質で充填されるとき、外向きに撓曲するように構成される。したがって、タンクは、いくつかの実施形態では、動作の間、拡張または収縮し、電解質体積または圧力の予期される変化の範囲に適用することができる。
【０１００】
いくつかの実施形態では、陽極液タンク２２および／または陰極液タンク２４は、上記に説明されるように、タンクのある部分が、より剛性であって、タンクに取り付けられる機器または他の特徴を支持する一方、タンクの他の部分が、可撓性を留保し得るように構築される。加えて、陽極液タンク２２および／または陰極液タンク２４は、下記により詳細に説明されるように、タンクのある部分が、構造支持のためにより厚い一方、タンクの他の部分が、熱伝達を可能にするためにより薄くあり得るように構築されてもよい。
【０１０１】
陰極液タンク２４は、陽極液タンク２２に実質的に類似するように構成される。本開示の一実施形態では、陰極液タンク２４は、下記により詳細に説明されるように、陽極液タンク２２より小さい体積を有する。陽極液および陰極液タンク２２と２４との間の最適化されたタンクサイズ比は、複数のサイクルにわたってＲＦＢモジュール２０の最大エネルギー貯蔵容量を維持する手段を提供する。陽極液および陰極液タンク２２と２４との間の体積の差異は、例えば、陽極液タンク２２のタンク寸法を介して、実現されることができる、またはタンクは、ほぼ同じ占有面積を有することができる（図８参照）が、陰極液タンク２４は、段付き区分９０を含んでもよい（図７参照）。段付き区分の代わりに、より小さいタンクは、タンクの底のより高い空洞底部またはタンクの体積の一部を占める不活性材料等の充填材材料を含んでもよい。他の実施形態では（図示せず）、陽極液タンクは、陰極液タンクと実質的に同一体積を有してもよい、または陰極液タンクより小さい体積を有してもよい。
【０１０２】
本開示のいくつかの実施形態では、陽極液タンク２２および陰極液タンク２４は、約１．０立方メートル以上の電解質の組み合わせられた体積を貯蔵するように構成される。１つの代表的実施形態では、総組み合わせられた体積は、約１．０〜約２．０立方メートルの範囲内であってもよい。
【０１０３】
図７に示されるように、タンク２２および２４は、シェル５０の中に近接して嵌合するように定寸される。例えば、各タンク２２および２４の長さは、それらがシェル５０の主要コンパートメント６２のための壁に対して当接するようなものである。したがって、シェル５０の主要コンパートメント６２の壁は、支持をタンク２２および２４に提供し、タンク２２および２４の変形を防止する。一実施形態では、タンクは、相互に当接し、個別のタンク２２および２４の当接側７２および７４に沿って、支持を相互に提供するように構成されてもよい（図８参照）。別の実施形態では、主要コンパートメント６２は、タンク２２および２４を支持し、タンク２２および２４の変形を防止するための中心壁とともに構成されてもよい。
【０１０４】
シェル５０の剛性および強度を増加させるために、かつタンク２２および２４内の電解質によって付与される付加的側面荷重に耐えるために、シェル５０の主要コンパートメント６２の壁は、補強されることができる。一実施形態では、シェル５０は、一体構造を有する。別の実施形態では、シェル５０は、複数の構成要素を含む。タンク２２および２４が電解質で充填されるときのシェル５０によって提供される構造支持は、タンク２２および２４が、最小限の固有の自己支持構造を有する浮袋と同様に製造されることを可能にする。
【０１０５】
タンク２２および２４からの電解質漏出の可能性を低減させるために、タンク２２および２４は、概して、タンク２２および２４内に貯蔵される液体のレベルを下回る貫通部を有していない。図示される実施形態では、電解質輸送導管９２（図３参照）を収容するために、タンクのうちの１つ内の液体レベルを若干下回る各タンク２２および２４の中への１つの貫通部が存在する。下記により詳細に説明されるように、電解質輸送導管９２は、各タンク２２および２４の上部の近傍に位置付けられ、電解質が、タンク２２と２４との間で流動し、タンク２２および２４内の電解質の体積を再平衡することを可能にする。
【０１０６】
ＲＦＢモジュール２０内の電解質の漏出の場合、シェル５０の主要コンパートメント６２が、二次電解質閉じ込めを提供するように製造される。上記に議論されるように、シェル５０の主要コンパートメント６２は、好適な材料から製造され得、全ての継目は、完全に溶接またはシールされ、二次漏出閉じ込めを提供する。図示される実施形態では、シェル５０の主要コンパートメント６２は、槽として設計される。
【０１０７】
タンク熱伝達およびタンクチャネルシステム
バッテリシステム２０が起動するにつれて、熱が、発生され、電解質内に貯蔵され得、望ましくない化学水蒸気が、シェル５０内に蓄積し得る。図７および８を参照すると、タンク熱伝達システムが、タンクアセンブリ２６の外側表面およびシェル５０の主要コンパートメント６２の内側表面との間の連続気流のために使用される。図示される実施形態では、タンク２２および２４の垂直外壁表面の一部は、電解質から外部環境への熱伝達を向上させるように設計および構成される。
【０１０８】
図示される実施形態では、タンク２２および２４の外部表面は、シェル５０の主要コンパートメント６２の内側表面に当接するための複数の当接部８２を含み、気流チャネル８４が、当接部８２間の気流のために、隣接する当接部８２間に延在する。
【０１０９】
図７および８に見られるように、気流チャネル８４は、タンクがシェル５０内で相互に対して当接されるとき、タンク２２および２４の外部表面に沿って延在する、伸長チャネルである。気流チャネル８４は、第１および第２のマニホールド８６および８８に接続され、熱をシステムから消散させる、入口と、出口とを有する。第１のマニホールド８６内に位置する、ファン３２は、気流をダクト３４を通して指向する。図示される実施形態では、ファン３２は、気流矢印Ａ１によって示されるように、空気をチャネルを通して引き込む。しかしながら、ファン３２は、逆流のために構成されてもよい、またはファン３２は、第２のマニホールド８８内に位置付けられてもよい。図示される実施形態では、２つのマニホールド８６および８８として示されるが、任意の数のマニホールドがシステム内に存在し、タンクアセンブリ２６の周囲の気流を最適化してもよい。
【０１１０】
本開示の実施形態によると、チャネル８４は、アーチ橋のように構成され、タンク２２および２４の壁の強度および熱消散効果を最大限にしてもよい。図７に見られるように、タンクの当接部８２は、タンク２２および２４をシェル５０の主要コンパートメント６２の内側表面に対して当接させるための構造支持を提供する。隣接する当接部８２間に延在するチャネル８４は、アーチとして設計され、アーチ作用を最適化し、アーチ上の力を当接部８２に伝達する。そのような設計は、タンク壁強度が、電解質の体積を閉じ込めることを可能にする一方、また、タンク２２および２４の壁の外部表面に沿った気流通過のためのチャネル８４を提供する。
【０１１１】
図示される実施形態では、１２の気流チャネル８４が、タンクアセンブリ２６の外部垂直壁表面に提供される。しかしながら、気流チャネル８４および当接部８２の数およびサイズ設定は、タンク壁強度および所望の熱消散のためのシステム制約に従って、設計および構成されてもよい。例えば、より高温またはより低温の気候に常駐する、システム２０は、より多いもしくはより少ない熱消散および／またはより多いもしくはより少ない強度を必要とし得る。
【０１１２】
本開示の実施形態によると、タンク２２および２４は、当接部８２および気流チャネル８４とともに製造され、タンクの構造および熱伝達性質をさらに最適化してもよい。図９Ａおよび９Ｂを参照すると、タンク壁の断面図が、提供される。図９Ａでは、本開示の一実施形態によると、タンク２２および２４の壁は、当接部８２および気流チャネル８４を横断して均一断面厚を有する。
【０１１３】
図９Ｂでは、本開示の別の実施形態によると、タンク２２および２４の壁は、当接部８２および気流チャネル８４を横断して非均一断面厚を有する。図９Ｂでは、当接部８２は、タンク強度を最適化するための厚さＴ１を伴って設計される一方、気流チャネル８４は、気流チャネル８４内のタンク壁を横断して熱伝達を最適化するための可変厚Ｔ１〜Ｔ２を伴って設計される。
【０１１４】
本開示の一実施形態では、タンク２２および２４は、吹込成型または射出成型等の従来の成型プロセスを介して、プラスチックから製造され、均一壁厚を達成する。別の実施形態では、タンク２２および２４は、回転成型等の他の成型プロセスを介して、プラスチックから製造され、非均一壁厚を達成する。
【０１１５】
図示される実施形態では、タンクアセンブリ２６は、シェル５０の主要コンパートメント６２と接触するタンク２２および２４の外部垂直側壁表面の少なくとも一部に沿った熱伝達のためのチャネル８４とともに設計される。タンク２２と２４との間の界面２８に沿って、チャネル８４は、存在しない。したがって、タンク２２および２４は、相互に支持する、または本界面２８に沿った分割壁に対して静置する。しかしながら、他の実施形態では、タンク２２および２４は、界面２８に沿ってチャネル８４を含んでもよい。
【０１１６】
上部、底部、および上側壁表面上のタンク２２および２４内の他のチャネルも、システム２０内の製造利点および漏出閉じ込めのために構成される。例えば、図８を参照すると、上部チャネル１１０は、任意の電解質溢流を電気化学セル３０からタンク２２および２４の上部表面から離れるようにシェル５０の主要コンパートメント６２内への側面閉じ込め部に搬送する。同様に、陰極液タンク２４の段付き棚区分９０上の棚チャネル１１２は、任意の電解質溢流を段付き棚区分９０からシェル５０の主要コンパートメント６２内の側面閉じ込め部に搬送する。図９を参照すると、タンク２２と２４との間の界面２８を通してタンク２２および２４の底部表面まで延在する、界面チャネル１１４は、界面２８に進もうとする任意の電解質溢流を受容し、閉じ込める。
【０１１７】
電解質循環システム
ＲＦＢ２０の一般的動作に関して上記に説明されるように、電解質循環システム４０が、陽極液および陰極液を個別のタンク２２および２４から電気化学セル３０（図３参照）の中に循環させるために提供される。図１０および１１を参照すると、電解質循環システム４０が、ここでより詳細に説明されるであろう。
【０１１８】
図１０および１１を参照すると、陽極液および陰極液が、ポンプ１２２および１２４を使用して、個別の陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４のタンクポート１３２および１３４から電気化学セル３０に送達される。電解質循環システム４０のセル給送ライン１５２および１５４を通して電気化学セル３０に進行した後、陽極液および陰極液は、陽極液および陰極液帰還ライン１４２ならびに１４６を介して戻され、これは、個別の陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４に放電させる。
【０１１９】
図７ならびに１０および１１を参照すると、陽極液の電解質流路が、より詳細に説明されるであろう。陽極液タンク２２から、陽極液は、段付き棚９０に沿った水平経路に沿って、陽極液タンクポート１３２から、陽極液給送ライン１５２を通して、Ｌ字管１３６に、そこから陽極液ポンプ１２２へと進行する。陽極液ポンプ１２２から、陽極液は、垂直給送ライン１５２およびフィルタ１５０を通して圧送され、陽極液給送ライン１５２を通して、電気化学セル３０内の陽極液入口１４８に継続する。
【０１２０】
依然として、図７ならびに１０および１１を参照すると、陰極液の電解質流路が、ここでより詳細に説明されるであろう。陰極液タンク２４から、陰極液は、段付き棚９０に沿った水平経路に沿って、陰極液タンクポート１３４から、陰極液給送ライン１５４を通して、Ｌ字管１３８に、そこから陰極液ポンプ１２４へと進行する。陰極液ポンプ１２４から、陰極液は、垂直給送ライン１５４およびフィルタ１５０を通して圧送され、陰極液給送ライン１５４を通して、電気化学セル３０内の陰極液入口１４４に継続する。
【０１２１】
陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４の個別のタンクポート１３２および１３４におけるシールは、タンク２２および２４の中につながる孔１３２および１３４（図７参照）をシールする。
【０１２２】
陽極液および陰極液タンク２２および２４では、電気化学セル３０の陽極液および陰極液出口１４２ならびに１４６からの帰還システムは、タンク２２および２４の中に延在するタンクに浸漬された帰還ライン１５６および１５８に延びる。陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４の個別の上側壁におけるシールは、タンク２２および２４の中につながる孔１６０および１６２（図７における孔１６０および１６２参照）をシールする。
【０１２３】
図１０および１１に見られるように、陽極液および陰極液タンクに浸漬された帰還ライン１５６および１５８の放電端部１６４および１６６では、出口配管が、タンク２２および２４の壁に対してある角度で構成され、タンク２２および２４内の電解質混合を促すことができる。
【０１２４】
電気化学セル３０は、タンク２２および２４の上方に配置されるため、圧送作用が、電解質をセル３０に供給するために要求される。電解質循環システム４０は、圧送作用がオフにされると、セル３０内の電解質の大部分が、個別の陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４に戻るように排出されるであろうように設計される。浸漬された帰還ライン１５６および１５８内の小孔（図示せず）は、ガスを引き込み、スタックおよび配管から排出されることを可能にする。
【０１２５】
ポンプアセンブリ構成
本開示のポンプアセンブリ１２０は、ポンプ１２２および１２４を介して、電解質貯蔵タンク２２および２４と酸化還元流動バッテリ２０の電気化学セル３０との間の電解質循環を提供する。図３を参照すると、図示される実施形態のポンプアセンブリ２０は、陰極液タンク２４上の段付き棚９０に沿ってある。シェル５０の主要コンパートメント６２は、図７および１０に見られるように、陽極液および陰極液タンク２２および２４（段付き棚９０を含む）を完全に包囲するように構成される。下記に詳細に説明されるであろうように、ポンプアセンブリ１２０は、ポンプ１２２および１２４ならびにフィルタ１５０が保守および交換のためにアクセス可能であるように、主要コンパートメント６２の壁の上方の回転のために設計および構成される。
【０１２６】
図１２Ａおよび１２Ｂを参照すると、ポンプアセンブリ１２０の回転設計が、より詳細に説明されるであろう。図１２Ａを参照すると、ポンプアセンブリ１２０のポンプ１２２および１２４は、段付き棚９０上に入れ子にされ、ポンプ支持体１２６および１２８によって支持される。ポンプを図１２Ｂに示される構成に回転させるために、フィルタ１５０は、個別の電解質給送ライン１５２および１５４（図１０および１１参照）から接続解除され、ポンプ１２２および１２４ならびにフィルタ１５０は、陽極液および陰極液タンクポート１３２ならびに１３４の枢動軸を中心として回転され（矢印Ａ２参照）、主要コンパートメント６２の上部壁の上方に位置付けられる。
【０１２７】
システムに再係合するために、ポンプ１２２および１２４ならびにフィルタ１５０は、陽極液および陰極液タンクポート１３２ならびに１３４の枢動軸を中心としてその元の位置に戻るように回転されることができ、フィルタ１５０は、個別の電解質給送ライン１５２および１５４（図１０および１１参照）に再接続されることができる。
【０１２８】
ポンプ１２２および１２４は、交互構成において、段付き棚９０上に位置付けられるため、ポンプは両方とも、主要コンパートメント６２の上部壁の上方のその位置に同時に回転されることができる。
【０１２９】
本開示の実施形態によると、ポンプアセンブリ１２０は、ポンプアセンブリ１２０の動作の間の電解質液高さを下回る、シェル５０の主要コンパートメント６２内の第１の位置と、ポンプアセンブリ１２０が動作していないときの電解質液高さを上回る、第２の位置との間で移動可能である。第２の位置では、ポンプアセンブリ１２０は、シェル５０の主要コンパートメント６２の高さの上方または下方にあってもよい。
【０１３０】
ここで図１３Ａ−１３Ｄを参照すると、電解質給送ライン１５２および１５４と陽極液および陰極液タンクポート１３２ならびに１３４の結合界面１３０は、回転を可能にする。結合界面は、漏出を防止し、シールを維持しながら回転を可能にする、二重半径方向Ｏリングシールを提供する。
【０１３１】
エネルギー貯蔵容量を管理するための電解質調節
前述のように、陽極液および陰極液タンク内の電解質濃度間の関係は、概して、初期始動相後、一定のままである。バッテリが循環するにつれて、陽極液および陰極液タンク内の体積および活性材料は、固有の化学反応、バッテリセル構造の性質、および他の要因の結果、変化し得る。陽極液および陰極液タンク間の電解質再平衡がない場合、バッテリエネルギー容量は、陽極液または陰極液タンク内の活性材料の限定された可用性の結果として、経時的に劣化する。したがって、陽極液および陰極液タンク間の具体的電解質濃度比を維持し、および／またはエネルギー貯蔵および送出のために利用可能な活性材料を最大限にする、システムが、本明細書に説明される。
【０１３２】
電解質体積比
本開示の一実施形態では、酸化還元流動バッテリを動作させる方法は、システム内の陽極液の量と陰極液の量との間の好ましい電解質濃度を維持することに基づいて、均一または非均一な所定の体積比を有するステップを含む。非均一な所定の体積比の場合、陽極液の量または体積は、陰極液の量または体積より多いもしくはより少なくてもよい。所定の開始体積比は、動作の間の所定の体積比と異なるまたは同一であってもよい。さらに、動作の間の所定の体積比は、システム内の他の条件を被ることで変化してもよい。
【０１３３】
非限定的実施例として、タンク体積比は約１：１．０５〜約１：１．５０、約１：１．１５〜約１：１．３５、または約１：１．２０〜約１：１．３０の陽極液体積対陰極液体積の比を有してもよい。非限定的実施例として、図２の図示される実施形態では、陽極液タンクと陰極液タンクとの間のタンク体積比は、約１．２５：１である。
【０１３４】
他の非限定的実施例として、タンク体積比は、約１：１．０５〜約１：１．５０、約１：１．１５〜約１：１．３５、または約１：１．２０〜約１：１．３０の陰極液体積対陽極液体積の比を有してもよい。
【０１３５】
非均一なタンク体積比は、２つの異なるタンク設計を有することによって達成されてもよい。例えば、図７および１０の実施形態で図示されるタンク構成を参照されたい。上記に説明されるように、陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４は、類似占有面積寸法を有する（図８参照）が、陰極液タンク２４は、段付き棚区分９０を近傍に含む（図７参照）。他の実施形態では、タンクは、異なる占有面積寸法または異なる高さ寸法を有してもよい。いくつかの実施形態では、タンク内の電解質の体積は、異なってもよいが、陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４は、実質的に同一液体高さレベルを有し、溢流導管９２が規定されたタンク体積比を維持することを可能にする。他の実施形態では、タンクは、非反応性材料で部分的に充填され、タンク体積の一部を低減させてもよい、またはタンクは、変化可能体積を有し、システムの動作の変化を考慮してもよい。
【０１３６】
上記に説明されるように、陽極液および陰極液タンク間の好ましい電解質濃度を維持することに基づく、非均一なタンク体積比は、ある量の電解質を保持するための所与の容量を有するＲＦＢモジュール２０の動作の間に達成される、エネルギー密度を改良することができる。非限定的実施例として、図７および１０の図示される実施形態における陽極液タンクと陰極液タンクとの間の約１．２５：１等の好ましい非均一な電解質濃度のタンク体積比は、陽極液および陰極液タンク間の均一なタンク体積比と比較して、同一総量の電解質に関してより大きいエネルギー密度を達成および維持し得る。より大きいエネルギー密度は、電解質内の活性種のより大きい可用性および利用の結果である。他のタイプのモジュール、例えば、非バナジウムＲＦＢシステムでは、好ましいタンク体積比は、ＶＲＢシステムのための好ましい範囲から変動してもよく、例えば、陽極液と比較してより大きい体積の陰極液を有してもよい。
【０１３７】
電解質輸送
本開示の一実施形態によると、ＲＦＢ２０は、上記に説明されるように、陽極液と陰極液の体積比に従って好ましい電解質濃度を維持することに基づく、所定の体積比を有する。酸化還元流動バッテリの通常動作のある時間周期にわたって、陽極液と陰極液の体積比は、所定の体積比を上回るまたは下回る状態になり得る。例えば、ある動作モードでは、ＶＲＢシステムは、長期循環にわたって、陰極液体積を得て、陽極液体積を失う。
【０１３８】
したがって、本開示の実施形態によると、陰極液貯蔵タンク２４から陽極液貯蔵タンク２２への陰極液の体積、または陽極液貯蔵タンク２２から陰極液貯蔵タンク２４への陽極液の体積は、体積比を所定の体積比に復元させる。図１４の例示的概略では、システムから発生された過剰陰極液は、陰極液タンク２４から陽極液タンク２２に流動し、体積非平衡を補正するであろう。
【０１３９】
そのような輸送は、全て下記により詳細に説明される、受動電解質輸送、能動電解質輸送、または受動および能動電解質輸送の組み合わせによって影響され得る。
【０１４０】
本開示の一実施形態では、受動機械的配列が、陽極液および陰極液タンク間の電解質の輸送を可能にする。輸送は、陽極液タンク２２から陰極液タンク２４または陰極液タンク２４から陽極液タンク２２であってもよい。
【０１４１】
図３に見られるように、受動輸送システムは、タンク電解質輸送導管９２である。図１４における簡略化された概略を参照すると、電解質輸送導管９２は、陰極液または陽極液タンク２２または２４のいずれか内の溢流レベルに位置する。上記に議論されるように、陰極液タンク２４内の段付き棚区分９０は、電解質輸送導管９２が、シェルの主要コンパートメント６２内に入れ子にされ、タンクが横並びに整合されると、陽極液タンク２２と陰極液タンク２４との間の流体連通を提供することを可能にする。
【０１４２】
本構成では、タンク２２と２４との間の電解質の流率は、タンク２２および２４内の電解質レベル差に基づいて判定される。図７の図示される実施形態から分かるように、陰極液タンク２４は、段付き棚部分９０を有することによって、陽極液タンク２２より小さい体積を有するように定寸される。導管接続点１７０と１７２（また、図１５参照）との間に延在する、電解質輸送導管９２は、陰極液体積が陽極液タンク２２の中に増加するにつれて、陰極液タンク２４からの陰極液の流動（またはその逆）を可能にする、溢流レベルに位置する。
【０１４３】
電解質輸送導管９２は、電解質輸送導管９２を収容するための液体レベルまたはその若干下方において、各タンク２２および２４に貫通するように設計される。導管９２とタンク２２および２４との間の継合部に生じ得る、任意の漏出を防止するために、各タンク２２および２４との導管接続孔１７０および１７２は、接合管、軸方向Ｏリング継手等の漏出防止デバイスを含んでもよい。
【０１４４】
本開示の実施形態では、タンク２２および２４のそれぞれ内の電解質輸送導管９２は、液体電解質のみまたは液体電解質およびガスの両方（陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４内の頭隙６６および６８から）の輸送を電解質輸送導管９２を通して可能にするように設定されてもよい。陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４内の頭隙６６および６８からのガスの輸送が、提供される場合、電解質輸送導管９２はまた、下記により詳細に説明されるように、バッテリのためのガス管理システム９４の一部である。
【０１４５】
図１２Ａから分かるように、図示される実施形態の電解質輸送導管９２は、陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４との接続点間の若干低い高度変化を伴って構成される。高度変化は、流体輸送のみを可能にする。図示される実施形態では、別個のガス交差部９８は、陽極液および陰極液頭隙６６と６８との間の自由ガス交換を提供する（図１４および１５参照）。
【０１４６】
本開示の一実施形態では、電解質輸送導管９２は、動作の間、過剰陰極液を陽極液タンク２２に送達し、陰極液内の体積増加を考慮し、システムを所定の体積比に戻す。
【０１４７】
本開示の他の実施形態によると、タンク２２および２４は、段付き棚区分９０を含むように製造される必要がない、または電解質輸送導管または別の流体移送デバイスのいずれかをタンク２２と２４との間に収容するための別の構成を含んでもよい。例えば、好適な電解質輸送導管は、溢流位置ではなく、代わりに、タンクのそれぞれ内の液体レベルを下回って位置してもよい。そのような構成では、電解質輸送導管は、陽極液と陰極液との間の連続電解質交換を提供するであろう。交換の率は、輸送導管の長さおよび直径によって部分的に判定されてもよい。
【０１４８】
電解質輸送導管９２等の受動輸送システムに加え、または代わりに、ＲＦＢモジュール２０は、電解質を陽極液および陰極液タンクの一方から他方に能動的に輸送するために構成される、能動輸送システムを含んでもよい。そのような能動輸送は、弁システムを使用して、電解質タンク間輸送を圧送または別様に制御することを含んでもよい。能動輸送は、システム条件に基づいて自動的に制御される、またはオペレータによって手動で制御されてもよい。
【０１４９】
受動および能動電解質輸送システムの組み合わせが、採用される場合、能動システムは、受動システムと同一または別個の電解質輸送導管を使用してもよい。
【０１５０】
動作の間のガス発生
大部分のＲＦＢは、水素発生等の副反応を有する。水素発生は、電解質の平均酸化状態を増加させ、これは、容量減少をもたらし得る。加えて、閉鎖された空間内の水素ガス発生は、火災および安全性懸念をもたらし得る。さらに、大部分のＲＦＢの負の電解質溶液は、空気中の酸素によって酸化され得る、強力な還元剤を含む。そのような酸化は、電解質の平均酸化状態を増加させ得、これは、容量減少をもたらし得る。
【０１５１】
塩化物含有酸化還元流動バッテリシステムに関して、少量の塩素ガスが、発生され得、これはまた、火災および安全性懸念をもたらし得る。塩素ガスは、強力な酸化剤であって、したがって、ガス管理システムを参照して下記に議論されるように、塩素ガスが、陽極液タンク２２の頭隙６６に進行することが可能にされる場合、表面接触を通して、負の電解質溶液によって吸収され得る。
【０１５２】
ガス管理システム
ガス管理システム９４は、酸化還元流動バッテリ２０内で発生されるガスを管理するために採用されることができる。本明細書に説明されるガス管理システムは、バナジウム酸化還元流動バッテリのために設計されるが、同一ガス管理システム概念は、他の非バナジウム酸化還元流動バッテリに適用されてもよい。
【０１５３】
図１４における簡略化された概略を参照すると、ガス管理システム９４の構成要素が、ここで説明されるであろう。上記に議論されるように、陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４は、各タンク内の液体電解質と実質的にシールされたシステム内にあって、各タンクは、頭隙６６および６８を個別の陽極液ならびに陰極液の上方に含み得る。図示される実施形態では、陽極液および陰極液の上方の頭隙６６ならびに６８は、ガス交換導管９８（また、図１５参照）を介して、個別の陽極液および陰極液との自由ガス交換を有し得る。
【０１５４】
図示される実施形態では、ガス管理システム９４は、ガス頭隙６６および６８と、陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４と１つ以上の他のガス移送デバイス１４０との間のガス移送デバイス９８と、ガス圧力管理システム９６（下記により詳細に説明されるＵ管１００として示される）とを含む。
【０１５５】
動作の間、陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４は、各タンク２２および２４内の頭隙６６および６８を可能にする充填線まで電解質で充填され（図１１Ａ参照）、次いで、シールされる。ＲＦＢシステム２０が、動作を開始され、酸化が生じ始め、水素が発生され始めるにつれて、頭隙のガス組成物が、変化し始める。ある動作モードでは、空気は、タンクがシールされているとき、電解質充填または他の保守動作の間、陽極液および陰極液頭隙の個別の頭隙内に存在する。別の実施形態では、頭隙は、シールプロセスの一部として、窒素または別の不活性ガスでパージされる。
【０１５６】
上記に議論されるように、タンクシステムは、陽極液または陰極液タンク２２もしくは２４のいずれか内の溢流レベルまたはそれを下回って位置する、タンク電解質輸送導管９２を含んでもよい。いくつかの実施形態では、電解質輸送導管９２は、液体電解質の輸送および陽極液および陰極液タンク２２ならびに２４内の頭隙からのガス交換を可能にしてもよい。
【０１５７】
他の実施形態では、ガス移送デバイス９８は、電解質輸送導管９２と異なる独立ガス移送デバイスであってもよい。例えば、ガス移送デバイスは、液体電解質輸送のためではなく、陽極液および陰極液頭隙６６と６８との間のガス交換のために設計される、導管であってもよい。
【０１５８】
ガス輸送システム９４は、陽極液および陰極液タンク間の圧力を等化し、ガス管理システムによって通気されるガスの流動および退出場所を制御し、陽極液および陰極液タンク間のガスの拡散を可能にするための手段を提供する。
【０１５９】
本開示、例えば、ＶＲＢの一実施形態では、以下の方程式によって、陰極液タンク２４内で発生された塩素ガスは、ガス移送デバイス９８を通して拡散し、陽極液タンク２２内の頭隙に移動する。
Ｃｌ２＋２Ｖ２＋＝＞２Ｖ３＋＋２Ｃｌ−
【０１６０】
陽極液表面にわたる陽極液頭隙にあるとき、塩素ガスは、Ｃｌ−に還元されるにつれて、陽極液によって吸収される。塩素ガスは、ガス管理システム９４から下記に説明されるガス圧力管理システム９６を通して通気する機会を有する前に、陽極液タンク内で迅速に還元する。
【０１６１】
図７、１１、および１５に見られるように、図示される実施形態では、陰極液および陽極液頭隙間のガス輸送システム１４０が、説明されるであろう。陰極液頭隙６８からのガスは、孔１７６（図７参照）を通して、真空を生成し、陰極液頭隙６８からのガスを電気化学セル３０からの陽極液帰還ライン１４２の中に引き出す、ベンチュリ１８０に通気される。帰還ライン１４２の中に組み合わせることによって、陰極液頭隙６８からの処理されたガスは、陽極液の液体レベル以下である陽極液タンク２２の中に進む。
【０１６２】
陰極液頭隙６８から陽極液帰還ライン１４２への途中、ガスは、ＵＶ処理ゾーン１７８を通して通過し、ＵＶ光で前処理される。そのようなＵＶ光処理は、塩素および水素ガスに塩化水素水蒸気を形成させる、触媒である。そのようなＨＣｌ水蒸気は、陽極液によってより容易に吸収され、ガス交差ラインにおける塩素ガス蓄積または塩素ガス漏出のリスクを低減させる。
【０１６３】
Ｃｌ２およびＨ２からのＨＣｌの形成は、発熱性反応であって、これは、熱を生産する。陰極液頭隙６８からガス輸送システム１４０およびＵＶ処理ゾーン１７８に通気する、塩素レベルが、高い場合、有意な熱が、発熱性反応によって生産されるであろう。したがって、ガス輸送システム１４０内またはその近傍の随意の熱センサ（図示せず）は、システム内の異常塩素レベルのインジケータとなることができ、これは、情報を制御部に提供し、システムパラメータを調節する、例えば、充電を停止させる、またはエネルギーをシステムから放電させることができる。
【０１６４】
ガス圧力制御
１つ以上のガス移送デバイスに加え、ガス管理システム９４はまた、１つ以上のガス圧力管理システム９６を含み、周囲空気とガス管理システム９４との間の障壁を維持し、ガス管理システム９４の頭隙６６および６８内のガス圧力を制御し、周囲空気とガス管理システム９４との間の任意の必要な双方向圧力等化を可能にしてもよい。この点に関して、ガス圧力管理デバイス９６は、陽極液タンク２２内の陽極液によって発生された過剰水素ガスの放出を可能にし得る。ガス圧力管理デバイス９６はまた、二酸化炭素および窒素ならびにガス管理システム９４内に蓄積し得る任意の他のガスを放出してもよい。しかしながら、上記に議論されるように、システム（塩化物を含有するバナジウム酸化還元流動バッテリ等）によって発生された任意の塩素ガスは、塩素ガスが、ガス移送デバイス９２を通して、陰極液タンク２４内の頭隙６８から陽極液タンク２２内の頭隙６６に移行することを可能にされる場合、陽極液によって吸収される傾向にある。
【０１６５】
図１５を参照すると、本開示の一実施形態によると、ガス圧力制御デバイスは、陽極液タンク２２の頭隙６６と流体連通する、Ｕ形状管（Ｕ管）１００である（図８におけるＵ管への陽極液通気口１７４参照）。陽極液タンク２２の頭隙６６と流体連通するように示されるが、Ｕ管１００はまた、陰極液タンク２４の頭隙６８と流体連通するために好適なように構成され得る。
【０１６６】
図８に図示されるように、孔１７４は、陽極液タンク２２内の頭隙６８へのＵ管１００のためのアクセス位置を提供する。しかしながら、他の好適なコネクタ点も、本開示の範囲内である。図示される実施形態では、Ｕ管１００は、陰極液タンク２４上の段付き棚９０によって作成された空間内に常駐するように位置付けられる。
【０１６７】
図１５の図示される実施形態では、Ｕ管１００は、Ｕ形状本体１０２と、ガス管理システム９４の頭隙６６と流体連通する、第１の端部１０４と、外部大気と流体連通する、第２の開放端部１０６とを有する。本体１０２は、第１および第２の端部１０４と１０６との間のＵ形状本体１０２によって作成された配管トラップ内に留まるある量の液体１０８を含有する（図１４参照）。
【０１６８】
図示される実施形態では、Ｕ管本体１０２は、第１の端部１０４から第２の端部１０６までのＵ管の長さに沿って一定断面積を有し得る、導管である。別の実施形態では、Ｕ管本体１０２は、第２の端部と比較して、異なる断面積を第１の端部に有してもよい。
【０１６９】
Ｕ管本体は、ガスの発泡または突然の放出の結果としての液体の損失を防止するように、バッフルまたは拡大区分を含むように設計されてもよい。
【０１７０】
非限定的実施例として、Ｕ管は、水、アルカリ水溶液、プロピレングリコール、エチレングリコール、無機化合物の水溶液、有機化合物の水溶液、水不溶性有機液体、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、液体で充填されてもよく、それを通して、ＲＦＢの頭隙内のあるガスは、拡散するであろう。好適な液体は、システム、動作圧力、およびガス管理システム９４から放出されるガスのタイプに応じて、選択されてもよい。他の好適な液体は、ある動作特性、例えば、所望の温度範囲または望ましくない通気ガス（塩素等）を大気放出口から浄化もしくは排除する能力を提供するように選択されてもよい。いくつかの非限定的実施例では、Ｕ管１００は、液体の組み合わせ、例えば、上部に油層を伴うアルカリ溶液を含んでもよい。
【０１７１】
Ｕ管１００はまた、ＨＣｌおよび塩素ガス等の酸性または酸形成ガスを吸収するための緩衝剤溶液で充填されてもよい。緩衝剤溶液は、酸性化され、変化される必要があることを示すためのｐＨインジケータを含むことができる。
【０１７２】
本開示のＵ管１００は、ガス管理システムと大気との間の双方向ガス交換を可能にする。図示される実施形態では、Ｕ管１００は、陽極液タンク２２内の陽極液頭隙６６と大気と流体連通する。１つの非限定的実施例では、Ｕ管１００は、例えば、１０水柱インチを含んでもよい。本実施例では、陽極液頭隙の内側の圧力が、１０水柱インチを超えると、水素等のガスは、管から外へと大気中に発泡し始め得る。
【０１７３】
Ｕ管１００は、外部バッテリ圧力が、内部バッテリ圧力を超える、例えば、１５インチ水を上回るまたはそれと等しくなると、ガス管理システムの中への外部ガスの進入を可能にするように構成されてもよい。同一実施例では、Ｕ管は、外部バッテリ圧力が、１５インチ水未満内部バッテリ圧力を超えると、陽極液貯蔵タンクの中への外部ガスの進入を防止するであろう。加えて、タンク頭隙は、ある程度の可撓性を有し、拡張を可能にしてもよい。
【０１７４】
一実施形態では、Ｕ管１００は、第１および第２の端部に均一断面を有してもよい。別の実施形態では、Ｕ管２００は、第２の端部と比較して、異なる断面積を第１の端部に有してもよい。断面積の変化の効果は、ガス管理システムに進入し、そこから退出するガスのための圧力設定点が、異なり得ることである。例えば、第１および第２の端部断面積は、ガス管理システムから退出するガスのための圧力要件が、１５水柱インチであるが、大気からガス管理システムに進入するガスのための圧力要件が、わずか６水柱インチであるように定寸されてもよい。本開示の一実施形態では、陽極液頭隙内の内部バッテリ圧力は、−１０ｋＰａ〜１０ｋＰａ、−５ｋＰａ〜＋５ｋＰａ、および−３ｋＰａ〜＋３ｋＰａである。
【０１７５】
本開示の他の実施形態によると、ガス圧力管理デバイスは、１つを上回るＵ管デバイス、１つ以上の圧力調整弁、１つ以上の逆止弁、もしくはこれらまたは他の圧力管理デバイスの組み合わせを含んでもよい。
【０１７６】
上記に議論されるように、水素発生は、ＲＦＢにおける懸念であり得る。この点において、水素は、他のガスと組み合わせて、可燃性限界に到達し、発火のリスクを呈し得る。閉鎖されたガス管理システムは、タンク頭隙内の成分ガスを可燃性限界を下回って保つことによって、本リスクを緩和する。
【０１７７】
開回路電圧セル
図６を参照すると、開回路電圧（ＯＣＶ）セル１１６が、酸化還元流動バッテリ２０の充電の状態（ＳＯＣ）を測定するために使用されることができる。酸化還元流動バッテリでは、また、概して、陽極液および陰極液の充電の状態（ＳＯＣ）が、整合または整合に近似することが望ましい。陽極液と陰極液との間の整合ＳＯＣは、システム内の望ましくない副反応を緩和することに役立ち得る（陽極液ＳＯＣが高すぎる場合、望ましくない水素を、または塩化物種含有電解質がバッテリ内で使用される場合では、陰極液ＳＯＣが高すぎる場合、望ましくない塩素を発生させ得る）。陽極液および陰極液のＳＯＣ値が、把握されると、システムは、標的値または標的値範囲に戻るように調節されることができる。
【０１７８】
「整合」に関して、陽極液および陰極液のＳＯＣ値間の差異の許容度は、バッテリシステムに依存する。本開示の一実施形態では、陽極液および陰極液のＳＯＣ値間の差異は、２０％未満である。本開示の一実施形態では、陽極液および陰極液のＳＯＣ値間の差異は、１０％未満である。本開示の別の実施形態では、陽極液および陰極液のＳＯＣ値間の差異は、５％未満である。本開示の別の実施形態では、陽極液および陰極液のＳＯＣ値間の差異は、副反応を容認可能レベルまで緩和するように低減される。
【０１７９】
陽極液および陰極液のＳＯＣ値は、複数のサイクルに伴って経時的に変化し、多くの場合、経時的に、非平衡または不整合状態になり得る。動作の間、ＲＦＢ内の電解質のステータスのリアルタイム監視は、ＲＦＢの動作に関する情報を提供する。ＳＯＣのリアルタイム監視は、典型的には、単セルタイプＯＣＶ測定デバイス（図６参照）を使用して、正および負の電極のＯＣＶを測定することによって達成される。（クーロンカウンティングと称され得る、所与の時間周期にわたってバッテリに進入し、そこから退出するエネルギーの量の記録および分析等、ＯＣＶに加え、ＳＯＣを判定する他の方法もまた、本開示の範囲内である。）
【０１８０】
バッテリエネルギー密度
大規模エネルギー貯蔵システムのための高まる需要および用途は、現場の柔軟性および配設のし易さを提供する、エネルギー高密度パッケージングの要件を狩り立てている。多くのＲＦＢシステムは、部分的に、システムパッケージングのその方法の組み合わせ、例えば、従来の外部タンクの使用、または周辺機器（ＢＯＰ）と別個にタンクを格納する、複数のコンテナに起因して、比較的に低システムレベルエネルギー密度を有する。従来のシステムエネルギー密度の他の限界は、電解質の固有の化学的性質、分流損失を管理するサブシステムのための限定された空間可用性、ガス、電解質利用、または要因の組み合わせに起因し得る。
【０１８１】
本開示の側面によると、上記に説明されるようなもの等のプラントシステムのタンク、コンテナ、および周辺機器は、コンテナのユニットサイズあたり最大エネルギー貯蔵容量を提供する一方、安全かつ信頼性のある動作基準を維持する、自給式の実質的に閉鎖されたＶＲＢユニットとして構成されることができる。したがって、本開示の実施形態に従って構築された図１および２に示されるＲＦＢモジュール２０は、少なくとも２ｋＷ時のエネルギー容量を有するＲＦＢバッテリのために、２０ワット時間／電解質のリットル（Ｗｈ／Ｌ）以上のエネルギー密度を有するように構成されることができる。
【０１８２】
本開示の実施形態におけるＲＦＢモジュール２０はまた、点検またはユーザ入力による中断を伴わずに、最低で５０または最低で１００回の連続完全充電／放電サイクルまたは同等動作時間のために設計されたエネルギー密度を維持しながら、持続的に動作するように設計されてもよい。
【０１８３】
一般的配列
上記に議論されるように、本明細書に説明されるＲＦＢモジュール２０は、図１および２から分かるように、標準的商業用単一戸口（３２インチ×８０インチ）間に嵌合するように設計される寸法を有する、具体的寸法を有する、シェル５０内に含有されるように設計される。システム内の種々の構成要素のための空間使用は、シェル５０の中に充填され得る電解質の量を最大限にするように最適化されることができる。下記により詳細に説明されるように、バッテリ、バッテリサブシステム、または構成要素自体の構成ならびにこれらの要素の相乗的組み合わせは、ＲＦＢ２０が、最初にかつある時間周期にわたって持続的にの両方において、規定されたエネルギー密度を達成することを可能にする。
【０１８４】
図１および２を参照すると、フォークリフト用界面３８が、出荷の容易性のために、シェル５０の底部上に提供されることができる。フォークリフト用界面３８は、標準的容量パレットジャッキによって、バッテリ２０の正面側から持ち上げられ、操縦されることが可能であるように設計されることができる。シェル５０は、標準的商業用単一戸口（３２インチ×８０インチ）間に嵌合するように設計されることができる。
【０１８５】
動作特徴
空間利用特徴に加え、１つ以上の動作受動または能動管理特徴が、ＲＦＢモジュールの動作効率を改良し、また、シャットダウンせずに、ＲＦＢモジュールの連続動作周期を延長させるために採用されることができる。
【０１８６】
上記に記載のように、システム内に含有される電解質の量を最大限にし、エネルギー密度を最大限にすることに加え、ＲＦＢシステムはまた、ある数のサイクル、例えば、１００回の完全充電／放電サイクルにわたって、そのようなエネルギー密度を維持するように設計される。システム容量を維持することに役立つために、１つ以上の調節が、バッテリの動作の間、電解質に行われることができる。例えば、陽極液および陰極液体積が、所定の体積から逸脱するにつれて、システムは、能動または受動電解質輸送方法によるかどうかにかかわらず、所定のタンク電解質体積を維持するために、陰極液から陽極液（または陽極液から陰極液）への電解質の一定または周期的輸送のために設計されることができる。さらに、個々のバッテリは、自動的に、周期的に調節され、ストリング内の選択されたＯＣＶ値に準拠し、長期性能を改良することができる。
【０１８７】
加えて、随意のガス管理システムが、性能を経時的に減少させる反応を除去または最小限にし、電解質からの発生ガスの影響を緩和するために採用されることができる。そのようなガス、特に、ＲＦＢ内に発生され得る塩素および過剰水素ガスは、抑制されないままである場合、システムに有害となり、安全上の危険をもたらす、または環境排出物監視を要求し得る。
【０１８８】
電解質組成物
システム内に含有される電解質の量を最大限にし、エネルギー密度を最大限にするための空間管理に加え、電解質自体が、ＲＦＢのエネルギー貯蔵容量を向上させるために調合されてもよい。本開示の実施形態によると、バナジウム酸化還元流動バッテリ内では、バナジウム濃度は、１．５Ｍより高い、１．８Ｍより高い、および２．０Ｍより高い濃度から成る群から選択される。
【０１８９】
例証的実施形態が、図示および説明されたが、種々の変更が、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、その中に行われることができることを理解されたい。
排他的性質または特権が請求される、本開示の実施形態は、以下のように定義される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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