(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロー電池の電極を再生するための方法であって、
作動充電／放電モードから、負の電解質液も正の電解質液も前記フロー電池の少なくとも１つのセルを通って循環しない非作動停止モードへの前記フロー電池の停止中に、前記少なくとも１つのセルの前記負の電解質液をより高い酸化電位に原位置で変換することによって前記フロー電池の前記少なくとも１つのセルの電圧をゼロに向かって動かし、前記負の電解質液は、前記少なくとも１つのセルの電極と接触しており、
前記より高い電位の負の電解質液を使用して、前記電極の触媒活性表面について前記少なくとも１つのセルの前記電極を原位置で再生すること、を含み、
前記フロー電池の前記少なくとも１つのセルの電圧をゼロに向かって動かすことは、前記少なくとも１つのセルを通る前記電極への前記負の電解質液の流れを中止し、前記少なくとも１つのセルを通して正の電解質液を流すことを含む、方法。
【請求項２】
前記触媒活性表面が酸素含有基を有する炭素である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つのセルを通る前記電極への前記負の電解質液の流れを中止することは、作動中であるときに、前記少なくとも１つのセルと外部貯蔵容器との間で前記負の電解質液を循環する少なくとも１つのポンプの動作を停止させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つのセルを通して前記正の電解質液を流すことは、周期的に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つのセルを通して前記正の電解質液を流す前に、前記少なくとも１つのセルの正の電解質液が少なくとも部分的に空にされる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
フロー電池の電極を再生するための方法であって、
作動充電／放電モードから、負の電解質液も正の電解質液も前記フロー電池の少なくとも１つのセルを通って循環しない非作動停止モードへの前記フロー電池の停止中に、前記少なくとも１つのセルの前記負の電解質液をより高い酸化電位に原位置で変換することによって前記フロー電池の前記少なくとも１つのセルの電圧をゼロに向かって動かし、前記負の電解質液は、前記少なくとも１つのセルの電極と接触しており、
前記より高い電位の負の電解質液を使用して、前記電極の触媒活性表面について前記少なくとも１つのセルの前記電極を原位置で再生し、
前記少なくとも１つのセルの前記負の電解質液を前記より高い酸化電位にさらに変換するために、前記より高い酸化電位の負の電解質液を有する前記少なくとも１つのセルの電圧を周期的に変動させること、を含む、方法。
【請求項７】
前記電圧の周期変動が＋／−４００ミリボルトの範囲内である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記電圧の周期変動が１０分以下のサイクル周期を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つのセルの前記負の電解質液を前記より高い酸化電位にさらに変換するために、前記より高い酸化電位の負の電解質液を有する前記少なくとも１つのセルに電流を印加することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
フロー電池であって、
第１の電極、前記第１の電極から間隔をあけて置かれた第２の電極、及び前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置される電解質分離器層を含む少なくとも１つのセルと、
前記少なくとも１つのセルの外部の供給／貯蔵システムであって、
前記第１の電極と第１のループで流体的に連通する第１の容器と、
前記第２の電極と第２のループで流体的に連通する第２の容器と、を含み、前記第１のループ及び前記第２のループが前記第１のループと前記第２のループとの間の自由な流体流れに関して互いから隔離されている、前記供給／貯蔵システムと、
前記少なくとも１つのセルの負の電解質液をより高い酸化状態に原位置で変換することにより前記少なくとも１つのセルの電圧をゼロに向かって動かすことによって、作動充電／放電モードから、負の電解質液も正の電解質液も前記少なくとも１つのセルを通して循環しない非作動停止モードへの前記フロー電池の停止中に前記第１の電極または前記第２の電極のうちの１つの触媒活性表面を再生するように構成されるコントローラであって、前記負の電解質液が前記第１の電極または前記第２の電極のうちの１つと接触し、前記より高い酸化状態の負の電解質液を使用し、前記第１の電極または前記第２の電極の前記触媒活性表面を原位置で再生する、前記コントローラと、を備え、
前記フロー電池の前記少なくとも１つのセルの電圧をゼロに向かって動かすことは、前記少なくとも１つのセルを通る前記第１の電極または前記第２の電極への前記負の電解質液の流れを中止し、前記少なくとも１つのセルを通して正の電解質液を流すことを含む、前記フロー電池。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのセルを通る前記第１の電極または前記第２の電極への前記負の電解質液の流れを中止することは、作動中であるときに、前記第１のループまたは前記第２のループのどちらかで前記負の電解質液を循環させる少なくとも１つのポンプの動作を停止させることを含む、請求項１０に記載のフロー電池。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのセルを通して前記正の電解質液を流すことは、周期的に行われる、請求項１０に記載のフロー電池。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのセルを通して前記正の電解質液を流す前に、前記少なくとも１つのセルの正の電解質液が少なくとも部分的に空にされる、請求項１０に記載のフロー電池。
【請求項１４】
フロー電池であって、
第１の電極、前記第１の電極から間隔をあけて置かれた第２の電極、及び前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置される電解質分離器層を含む少なくとも１つのセルと、
前記少なくとも１つのセルの外部の供給／貯蔵システムであって、
前記第１の電極と第１のループで流体的に連通する第１の容器と、
前記第２の電極と第２のループで流体的に連通する第２の容器と、を含み、前記第１のループ及び前記第２のループが前記第１のループと前記第２のループとの間の自由な流体流れに関して互いから隔離されている、前記供給／貯蔵システムと、
前記少なくとも１つのセルの負の電解質液をより高い酸化状態に原位置で変換することにより前記少なくとも１つのセルの電圧をゼロに向かって動かすことによって、作動充電／放電モードから、負の電解質液も正の電解質液も前記少なくとも１つのセルを通して循環しない非作動停止モードへの前記フロー電池の停止中に前記第１の電極または前記第２の電極のうちの１つの触媒活性表面を再生するように構成されるコントローラであって、前記負の電解質液が前記第１の電極または前記第２の電極のうちの１つと接触し、前記より高い酸化状態の負の電解質液を使用し、前記第１の電極または前記第２の電極の前記触媒活性表面を原位置で再生する、前記コントローラと、を備え、
前記コントローラが、前記少なくとも１つのセルの前記負の電解質液を前記より高い電荷の状態にさらに変換するために、前記より高い酸化状態の負の電解質液を有する前記少なくとも１つのセルの電圧を周期的に変動させるように構成される、フロー電池。
【請求項１５】
前記電圧の周期変動が＋／−４００ミリボルトの範囲内である、請求項１４に記載のフロー電池。
【請求項１６】
前記電圧の周期変動が１０分以下のサイクル周期を有する、請求項１５に記載のフロー電池。
【請求項１７】
前記コントローラが、前記少なくとも１つのセルの前記負の電解質液を前記より高い電荷の状態にさらに変換するために、前記より高い酸化状態の負の電解質液を有する前記少なくとも１つのセルに電流を印加するように構成される、請求項１０に記載のフロー電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
レドックスフロー電池またはレドックスフローセルとしても知られるフロー電池は、貯蔵し、需要があるときに放出することができる化学エネルギーに電気エネルギーを変換することを目的としている。一例に、フロー電池は、消費者の需要を超えるエネルギーを貯蔵し、後により大きな需要があるときにそのエネルギーを放出するために、風力システム等の再生可能エネルギーシステムと使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
典型的なフロー電池は、イオン交換膜等の分離器を含んでよい電解質層によって分離される負の電極及び正の電極を有するレドックスフローセルを含む。電気化学的に可逆の酸化還元反応を促進させるために、負の流体電解質液（陽極液と呼ばれることもある）は負の電極に送られ、正の流体電解質液（陰極液と呼ばれることがある）は正の電極に送られる。充電時、供給される電気エネルギーは、一方の電解質液の中で化学還元反応を、他方の電解質液の中で酸化反応を引き起こす。分離器は電解質液が自由にかつ急速に混合するのを妨げるが、選択されたイオンが通過して酸化還元反応を完了するのを許す。放電時、液体電解質に含まれる化学エネルギーは逆の反応で放出され、電気エネルギーは電極から引き出すことができる。フロー電池は、とりわけ、可逆電気化学反応に関与する反応物質を含む外部で供給される流体電解質溶液の使用によって他の電気化学装置から区別される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示の例に従ってフロー電池の炭素電極を再生するための方法は、作動充電／放電モードから、負の電解質液も正の電解質液もフロー電池の少なくとも１つのセルを通って循環しない非作動停止モードへのフロー電池の停止中に、少なくとも１つのセルの負の電解質液をより高い酸化電位に原位置で変換することによってフロー電池の少なくとも１つのセルの電圧をゼロに向けて動かすことを含む。負の電解質液は少なくとも１つのセルの電極と接触し、より高い電位の負の電解質液を使用して、電極の触媒活性表面に関して少なくとも１つのセルの電極を原位置で再生する。
【０００４】
上述の実施形態の追加の実施形態では、触媒活性表面は酸素含有基を有する。
【０００５】
上述の実施形態のいずれかの追加の実施形態では、フロー電池の少なくとも１つのセルの電圧をゼロに向かって動かすことは、少なくとも１つのセルを通る電極への負の電解質液の流れを中止すること、及び少なくとも１つのセルを通して正の電解質液を流すことを含む。
【０００６】
上述の実施形態のいずれかの追加の実施形態では、少なくとも１つのセルを通る電極への負の電解質液の流れを中止することは、作動中であるとき、少なくとも１つのセルと外部貯蔵容器との間で負の電解質液を循環させる少なくとも１つのポンプの動作を停止させることを含む。
【０００７】
上述の実施形態のいずれかの追加の実施形態では、少なくとも１つのセルを通して正の電解質液を流すことは周期的である。
【０００８】
上記実施形態のいずれかの追加の実施形態では、少なくとも１つのセルを通して正の電解質液を流すことに、少なくとも１つのセルの正の電解質液を少なくとも部分的に空にすることが先行する。
【０００９】
上述の実施形態のいずれかの追加の実施形態は、少なくとも１つのセルの負の電解質液をより高い酸化電位にさらに変換するためにより高い酸化電位の負の電解質液を有する少なくとも１つのセルの電圧を周期的に変動させることを含む。
【００１０】
上記実施形態のいずれかの追加の実施形態では、電圧の周期変動は＋／−４００ミリボルトの範囲内である。
【００１１】
上述の実施形態のいずれかの追加の実施形態では、電圧の周期変動は１０分以下のサイクル周期を有する。
【００１２】
本開示の例に係るフロー電池は、第１の電極、第１の電極から間隔をあけて置かれた第２の電極、及び第１の電極と第２の電極の間に配置される電解質分離器層を含む少なくとも１つのセルを含む。少なくとも１つのセルの外部の供給／貯蔵システムは、第１の電極と第１のループで流体的に連通する第１の容器、第２の電極と第２のループで流体的に連通する第２の容器を含む。第１のループ及び第２のループは、第１のループと第２のループの間の開かれた流体の流れに関して互いから隔離される。コントローラは、少なくとも１つのセルの負の電解質液をより高い酸化状態へ原位置で変換することにより少なくとも１つのセルの電圧をゼロに動かすことによって、作動充電／放電モードから、負の電解質液も正の電解質液も少なくとも１つのセルを循環しない非作動停止モードへのフロー電池の停止中に第１の電極または第２の電極のうちの１つの触媒活性表面を再生するように構成される。負の電解質液は第１の電極または第２の電極のうちの１つと接触し、より高い酸化状態の負の電解質液を使用して、電極の触媒活性表面を原位置で再生する。
【００１３】
上述の実施形態のいずれかの追加の実施形態では、フロー電池の少なくとも１つのセルの電圧をゼロに向かって動かすことは、少なくとも１つのセルを通る電極への負の電解質液の流れを中止すること、及び少なくとも１つのセルを通して正の電解質液を流すことを含む。
【００１４】
上記実施形態のいずれかの追加の実施形態では、少なくとも１つのセルを通る電極への負の電解質液の流れを中止することは、作動中であるときに、第１のループまたは第２のループのどちらかで負の電解質液を循環させる少なくとも１つのポンプの動作を停止させることを含む。
【００１５】
上述の実施形態のいずれかの追加の実施形態では、少なくとも１つのセルを通して正の電解質液を流すことは周期的である。
【００１６】
上記実施形態のいずれかの追加の実施形態では、少なくとも１つのセルを通して正の電解質液を流すことに、少なくとも１つのセルの正の電解質液を少なくとも部分的に空にすることが先行する。
【００１７】
上記実施形態のいずれかの追加の実施形態では、コントローラは、少なくとも１つのセルの負の電解質液をより高い電荷の状態にさらに変換するためにより高い酸化状態の負の電解質液を有する少なくとも１つのセルの電圧を周期的に変動させるように構成される。
【００１８】
上述の実施形態のいずれかの追加の実施形態では、電圧の周期変動は＋／−４００ミリボルトの範囲内である。
【００１９】
上記実施形態のいずれかの追加の実施形態では、電圧の周期変動は１０分以下のサイクル周期を有する。
【００２０】
本開示の多様な特徴及び優位点は、以下の発明を実施するための形態から当業者に明らかになる。発明を実施するための形態に添付する図面は以下の通り簡単に説明できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】フロー電池の電極を再生するための方法を実行するように構成されるコントローラを有する例のフロー電池を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、電気エネルギーを選択的に貯蔵し、排出するための例のフロー電池２０の部分を概略で示す。一例に、フロー電池２０は、再生可能エネルギーシステムで生成される電気エネルギーを、より大きい需要がある後の時点まで貯蔵される化学エネルギーに変換するために使用でき、また、より大きい需要がある後の時点ではフロー電池２０は化学エネルギーを電気エネルギーに変換して戻すために使用できる。フロー電池２０は例えば配電網に電気エネルギーを供給できる。説明されるように、開示されているフロー電池２０は、炭素電極の原位置での再生によって高いセル性能を維持することに関して耐久性が強化された特徴を含む。
【００２３】
フロー電池２０は、少なくとも１つの電気化学的活性種２８を有する追加の流体電解質液２６に関して酸化還元対で機能する少なくとも１つの電気化学的活性種２４を有する流体電解質液２２を含む。例えば、電気化学的活性種２４／２８はバナジウムまたは鉄ベースのものである。電気化学的活性種２４／２８は、水溶液または１−５Ｍ硫酸等の酸性水溶液等であるが、これに限定されるものではない選択された液体溶液中の複数の可逆酸化状態を有する元素のイオンを含むことがある。いくつかの例では、複数の酸性状態は、例えばバナジウム、鉄、マンガン、クロム、亜鉛、モリブデン、及びその組合せを含むが、これに限定されるものではない遷移金属、ならびに硫黄、セリウム、鉛、スズ、チタン、ゲルマニウム、及びその組合せを含むが、これに限定されるものではない他の元素のための非ゼロ酸化状態である。いくつかの例では、複数の酸化状態は、元素がゼロ酸化状態の選択された液体溶液中で容易に溶解できる場合にゼロ酸化状態を含むことがある。係る元素は臭素、塩素、及びその組合せ等のハロゲンを含むことがある。また、電気化学的活性種２４／２８はキノン等の電気化学的に可逆の反応を経る基を含有する有機分子であることもあるだろう。実施形態では、流体電解質液２２及び２６は、電気化学的活性種２４／２８の１つまたは複数を含む溶液である。第１の流体電解質液２２（例えば、負の電解質液）及び第２の流体電解質液２６（例えば、正の電解質液）は、第１の容器及び第２の容器３２／３４を含む供給／貯蔵システム３０に入れられる。
【００２４】
流体電解質液２２／２６は、それぞれのフィードライン３８を通ってフロー電池２０の少なくとも１つのセル３６にポンプ３５によって循環され、戻り配管４０を介してセル３６から容器３２／３４に返される。理解できるように、流れを制御するためにフロー電池２０の構成部品の入口／出口にあるバルブ（不図示）だけではなく、必要な場合には追加ポンプ３５も使用できる。フィードライン３８及び戻り配管４０はそれぞれのループＬ１／Ｌ２の容器３２／３４を第１の電極及び第２の電極４２／４４に接続する。複数のセル３６は、ループＬ１／Ｌ２の中でスタックとして提供できる。
【００２５】
１つまたは複数のセル３６はそれぞれ第１の電極４２、第１の電極４２から間隔をあけて置かれた第２の電極４４、及び第１の電極４２と第２の電極４４の間に配置された電解質分離器層４６を含む。例えば、電極４２／４４は、カーボン紙または炭素フェルト等の多孔性炭素構造である。また、電極は、例えば金属酸化物等、触媒活性である追加材料を含んでもよい。一般に、１つまたは複数のセル３６は、電極４２／４４に流れフィールドチャネルを通して流体電解質液２２／２６を送るためのバイポーラ板、マニホールド等を含むことがある。ただし、他の構成が使用できることが理解されるべきである。例えば、１つまたは複数のセル３６は、代わりに、流体電解質液２２／２６が流れフィールドチャネルを使用することなく電極４２／４４の中に直接的に注ぎ込まれる流水式操作のために構成できる。
【００２６】
電解質分離器層４６は、流体電解質液２２／２６が自由にかつ急速に混合するのを妨げるが、電極４２／４４を電気的に絶縁しつつ、選択されたイオンが通過して酸化還元反応を完了するのを許す、イオン交換膜、微多孔ポリマー膜、または炭化ケイ素（Ｓｉｃ）等の材料の電気絶縁微多孔基質であることがあるが、これに限定されるものではない。この点で、ループＬ１／Ｌ２は、充電状態、放電状態、及び停止状態等の通常の動作中に互いから隔離される。
【００２７】
流体電解質液２２／２６は、電気エネルギーを化学エネルギーに変換する、または逆反応で、化学エネルギーを排出される電気エネルギーに変換するかのどちらかのために作動充電／放電モードの間に１つまたは複数のセル３６に送られ、１つまたは複数のセル３６を通って循環する。電気エネルギーは、電極４２／４４と電気的に結合される電気回路４８を通して１つまたは複数のセル３６に、及び１つまたは複数のセル３６から伝えられる。
【００２８】
また、フロー電池２０は作動充電／放電モードから、流体電解質液２２／２６のどちらもセル３６を通って循環しない完全停止モードに移行することもできる。例えば、完全停止モードでは、流体電解質液２２／２６はセル３６から空にされる、又はセル３６に残されるが、循環しない、のどちらかである。この点で、フロー電池２０は、本明細書でさらに詳細に説明される、作動充電／放電モードからの停止、非作動停止モードからの起動、及び１つまたは複数のセル３６の選択的再生を含むフロー電池２０の操作を制御するように構成されるマイクロプロセッサ等のハードウェア、ソフトウェア、または両方を有するコントローラも含む。
【００２９】
負の第１の電極４２に存在する触媒活性表面種は減衰し、したがって性能にマイナスに働く及び／またはフロー電池２０の寿命を削減することがある。例えば、第１の電極４２の表面上の酸素含有基が、通常は触媒として機能して第１の電気化学的活性種２４との電気化学反応を引き起こす炭素をベースにした電極は、作動充電／放電モードでフロー電池２０の動作中に化学還元反応を通して減衰することがある。特に組み合わされて減衰に影響することがあるいくつかの要因がある。電極４２／４４のそれぞれでの半電池電位はフロー電池２０の動作中に異なることがある。半電池電位は、開回路で（つまり、セルが通電していない状態で）測定された半電池電位に影響を与える活性種の相対濃度の変化に起因して変化することがあり、半電池電位は動作電流を含むさまざまな要因に起因して動作中に変わる。動作中に測定された半電池電位と、開回路で測定された半電池電位との差は、本明細書では電極過電圧として定義される。したがって、負の電極は、充電動作中負の過電圧を経験し、放電中正の過電圧を経験する。特に、第１の電極４２での半電池電位又は過電圧が減衰の場合の閾値電位よりもより負である場合、第１の電極４２が減衰することがある。これらの閾値電位は電極材料に存在する触媒活性種に依存するが、閾値半電池電位は約‐４００ｍＶＳＨＥであり、閾値過電圧は通常‐２００ｍＶとなる。特定の反応に制限されていないが、これらの電極減衰の仕組みは、低局所電位で発生する傾向がある、酸化還元反応の反応速度を強化することがある炭素電極上での酸化物種の電気化学還元等の反応を含むだろう。
【００３０】
さらに、第２の流体電解質液２６と比較すると、負の第１の流体電極２２の活性種は（例えば拡散によって）電解質分離器層４６を通過し、第２の流体電解質液２６の中に混合するより高い傾向を有する。経時的に、第１の流体電解質液２２の活性種の量は減少し、第２の流体電解質液２６の量は増加する。第１の電極４２で局所的に利用可能な第１の流体電解質液２２の活性種の減少量は、このようにして全体的な電気化学反応の制限要因になる。これは第１の電極でより負の過電圧を促進する。第１の電極４２での半電池電位又は過電圧が閾値過電圧よりもより負であるとき、減衰反応が発生することがある。以下により詳細に説明されるように、フロー電池２０は、負の電極での電位をより正の電位に増加することによって、第１の電極４２に存在する触媒活性種を原位置で再生するための特徴を含む。
【００３１】
一例では、コントローラは、第１の電極４２の触媒活性種を再生するための方法を選択的に実行するよう作動する。方法の「選択的な」実行は、減衰または減衰の閾値レベルを示してよい１つまたは複数の要因に応じて方法を実行するようにプログラミングされるコントローラの能力を指す。例えば係る要因は、時間、充電／放電のサイクル、減衰を引き起こすことに関連付けられた事象、またはその組合せを含むことがあるが、これに限定されるものではない。
【００３２】
方法は、作動充電／放電モードから非作動停止モードへのフロー電池２０の移行中に実行される。例えば、いくつかの例では第２の流体電解質液（例えば、正の電解質液）は再生プロセスに先立ってまたは再生プロセスの一部として完全にまたは部分的に空にすることができるが、方法は流体電解質液２２／２６の両方の１つまたは複数のセル３６を完全に空にするまたは充填する前に実施される。
【００３３】
方法は、１つまたは複数のセル３６の循環していない第１流体電解質液２２（例えば、負の電解質液）の活性種を原位置でより高い酸化電位の種に変換することによってフロー電池２０の１つまたは複数のセル３６の電圧をゼロに向かって動かすことを含む。第１の流体電解質液２２（例えば、負の電解質液）は、少なくともなんらかの減衰を有する第１の電極４２の炭素と接触している。第１の流体電解質液２２のより高い酸化電位は次いで、第１の電極４２の触媒活性種を原位置で再生するために使用される。例えば、酸素含有種が触媒活性種である炭素専用電極では、これらの酸素含有種は十分に高い正の電位の炭素表面で再生できる。すなわち、より高い酸化電位に変換された負の電解質液は、炭素表面を酸化し、酸素含有基の数を増加するために酸化剤として働く。
【００３４】
ゼロ電圧は、電極４２／４４の間のセル電圧差である。例えば、基準に対するセル電圧差はゼロまたはゼロ近くであってよいが、各電極４２／４４の半電池電位はゼロではないことがある。例えば、フロー電池２０では、ゼロのまたはゼロに近いセル電圧差で、半電池電位は１ＶＳＨＥ以上であってよい。本明細書に使用されるように、ゼロのセル電圧差は、それぞれのセル３６ごとに４００ｍＶ未満及び好ましくは２００ｍＶ［ＭＬＰ１］未満の差を含む。
【００３５】
１つまたは複数のセル３６の第１の流体電解質液２２のより高い酸化電位への変換は、分離器４６を通る電解質液の入れ替えによって達成されてよい。バナジウムベースの流体電解質液２２／２６の一例では、完全に平衡状態の平均酸化状態は、電気化学的活性種２４／２８として（４及び５の酸化状態でのバナジウム種の原子価は必ずしも４＋及び５＋ではないが、Ｖ（ｉｉ）／Ｖ（ｉｉｉ）及びＶ（ｉｖ）／Ｖ（ｖ）として示すこともできる）Ｖ２＋／Ｖ３＋及びＶ４＋／Ｖ５＋の使用に基づいて＋３．５である。例えば、電解質溶液が含水硫酸である場合、次いでＶ（ｉｖ）／Ｖ（ｖ）種はそれぞれＶＯ２＋及びＶＯ２＋として存在する。
【００３６】
電圧をゼロに向かって動かすために、コントローラは１つまたは複数のセル３６を通る第１の流体電解質液２２の流れを中止し、１つまたは複数のセル３６を通る第２の流体電解質液２６（例えば、正の電解質液）を循環させる（つまり、流す）。第１の流体電解質液２２の流れを中止するために、コントローラはループＬ１のポンプ３５の動作を停止させる。一方、ループＬ２のポンプは第２の流体電解質液２６を循環させるために作動中のままとなる、または起動される。分離器４６を通る電解質液の入れ替えによって、第１の流体電解質液２２は動かされる。つまり、酸化電位が正（第２の流体２６）の電解質液に類似する平衡に向かって変換される。第２の流体電解質液２６の循環はより高い速度で変換を推進することを容易にして、再生プロセスの時間を削減する。このようにして、第１の流体電解質液２２のＶ（ｉｉ）／Ｖ（ｉｉｉ）は、より強い酸化効果のためにＶ（ｉｖ）／Ｖ（ｖ）に向かって、及び好ましくはＶ（ｖ）に向かって動かされる。
【００３７】
追加の例では、第１の流体電解質液２２の流れは停止され、１つまたは複数のセル３６を通る第２の流体電解質液２６の流れは続行されるが、外部電気回路４８は電流が流れるのを可能にするために閉じることができる。外部回路を短絡することができる、または所望される電流を得るために一定の抵抗器もしくは可変抵抗器もしくは負荷を使用することができ、このことは通常の動作中に電池を放電することと基本的に同じである。代わりに、定電流または定電圧はコントローラによって印加できる。この外部放電電流が、負の電気化学的活性種２４を酸化させ、それによってセルに留まる第１の流体電解質液２２が所望されるより高い酸化電位状態に向かって動かされるために必要とされる時間を減少する。追加の例では、１つまたは複数のセル３６を通る第２の流体電解質液２６の流れは周期的である。例えば、コントローラは周期的にループＬ２のポンプ３５を断続的に運転させる。ポンプ３５の断続的な運転は、例えば全体的なエネルギー消費を削減する。
【００３８】
追加の例では、１つまたは複数のセル３６を通して第２の流体電解質液２６を循環させる前に、コントローラは第２の流体電解質液２６の１つまたは複数のセル３６を少なくとも部分的に空にするまたは枯渇させる。このようにして、（電荷の状態に関して）完全にまたは実質的に完全に充電された第２の流体電解質液２６は再生のために１つまたは複数のセル３６を通って循環できる。完全にまたは実質的に完全に充電された第２の流体電解質液２６は、より強い酸化効果のために第１の流体電解質液２２を最高の酸化電位に動かすことを容易にする。
【００３９】
追加の例では、第１の流体電解質液２２は、外部双方向電源５０を使用し、ブーストプロセスでより正の電位にさらに変換できる。ブーストプロセスの間、コントローラはポンプ３５の動作を停止させる。少なくともループＬ１のポンプ３５は、上述された例からすでに動作を停止されてよい。コントローラは、外部電源５０を通して、１つまたは複数のセル３６に循環電圧を印加する。例えば、電圧の周期変動は＋／−４００ミリボルトの範囲内である、または追加の例では＋／−２００ミリボルトの範囲内である。より高い電圧は、炭素の二酸化炭素への変換等の炭素との有害な副次的影響を引き起こす、またはシステム内の水の電気分解を引き起こすことがある。例えば、炭素は０．４ＶＳＨＥを超える電圧で反応して二酸化炭素を形成する。ただし、この反応の速度は遅い。約１．２ＶＳＨＥを超える電圧で、水の電気分解が発生することがある。
【００４０】
追加の例では、循環は相対的に急速であり、１０分以下または１分以下のサイクル周期で実施できる。循環は、１つまたは複数のセル３６が作動モードと非作動モードとの間の循環から経験するだろう通常の電圧サイクルに関して急速と見なされる。循環はシステムに追加の電流を投入して、第１の流体電解質液２２をより高いまたは最高可能酸化電位にさらに動かし、このようにして第１の電極４２上の触媒活性種の追加のまたはより急速な酸化（再生）を促進する。
【００４１】
特徴の組合せが示されている例に示されているが、本開示の多様な実施形態の利点を実現するためにそれらのうちのすべてを組み合わせることは必要とされない。言い換えると、本開示の実施形態に従って設計されたシステムは図の任意の１つに示される特徴のすべてまたは図に概略で示されるすべての部分を必ずしも含まない。さらに、１つの例の実施形態の選択された特徴は、他の例の実施形態の選択された特徴と結合されてよい。
【００４２】
上記説明の性質は制限的よりむしろ例示的である。本開示の本質から必ずしも逸脱しない、開示されている実施例に対する変形形態及び変更形態が当業者に明らかになることがある。本開示に与えられる法的保護の範囲は、以下の特許請求の範囲を検討することによってのみ決定できる。
【図１】
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