ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОТОЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ПОДХОДЯЩИЕ ИОНОМЕРНЫЕ МЕМБРАНЫ

1. Проточный аккумулятор, содержащий:
первый водный электролит, содержащий первый редокс-активный материал;
второй водный электролит, содержащий второй редокс-активный материал;
первый электрод в контакте с упомянутым первым водным электролитом;
второй электрод в контакте с упомянутым вторым водным электролитом; и
сепаратор, содержащий иономерную мембрану, расположенный между упомянутыми первым и вторым водными электролитами;
при этом знак результирующего ионного заряда первого, второго или обоих редокс-активных материалов соответствует таковому у иономерной мембраны; и при этом проточный аккумулятор работает или способен работать:
(а) когда первый или второй редокс-активные материалы составляют 3% или менее мольного потока ионов, проходящих через иономерную мембрану; или
(b) с кпд по току в режиме полный разряд - полный заряд, который составляет по меньшей мере примерно 95%; или
2
(с) при плотности тока по меньшей мере 100 мА/см при кпд по напряжению в режиме полный разряд - полный заряд по меньшей мере примерно 90%; или
(d) с электролитами, имеющими плотность энергии по меньшей мере примерно 30 Вт·ч/л; или
(е) с комбинацией любых двух или более из (а), (b), (с) и (d).
2. Проточный аккумулятор по п. 1, при этом знак результирующего ионного заряда первого, второго или обоих редокс-активных материалов является одинаковым в окисленной и восстановленной формах редокс-активных материалов и соответствует таковому у иономерной мембраны.
3. Проточный аккумулятор по п. 1, при этом иономерная мембрана имеет толщину менее 100 мкм.
4. Проточный аккумулятор по п. 1, при этом первый
редокс-активный материал, второй редокс-активный материал или как первый, так и второй редокс-активные материалы содержат металло-лигандное координационное соединение.
5. Проточный аккумулятор по п. 1, при этом первый и второй редокс-активные материалы содержат первое и второе металло-лигандные координационные соединения соответственно, причем первое металло-лигандное координационное соединение отличается от второго металло-лигандного координационного соединения.
6. Проточный аккумулятор по п. 1, при этом ион-селективная мембрана содержит фторполимер.
7. Проточный аккумулятор по п. 1, причем ион-селективная мембрана содержит иономер, имеющий ковалентно присоединенные или внедренные сульфонатные, карбоксилатные, четвертичные аммониевые, сульфониевые, фосфазениевые и гуанидиновые остатки или их соли.
8. Проточный аккумулятор по п. 1, при этом по меньшей мере один из первого и второго редокс-активных материалов проявляет практически обратимую электрохимическую кинетику.
9. Проточный аккумулятор по п. 1, при этом по меньшей мере один из электродов обращает поверхность из аллотропной модификации углерода к соответствующему электролиту.
10. Проточный аккумулятор по п. 1, при этом оба электрода обращают поверхность из аллотропной модификации углерода к соответствующему электролиту.
11. Проточный аккумулятор по п. 1, при этом каждый из первого или второго водных электролитов или первый и второй водные электролиты каждый проявляет рН в интервале от примерно 7 до примерно 13, от примерно 8 до примерно 13, от примерно 9 до примерно 13, от примерно 10 до примерно 13, от примерно 10 до примерно 12 или примерно 11.
12. Проточный аккумулятор по п. 1, при этом и первый, и второй ионно-заряженные редокс-активные материалы и их соответствующие окисленные или восстановленные формы являются отрицательно заряженными, и при этом ион-селективная мембрана имеет неподвижную фазу, которая также имеет результирующий
отрицательный заряд, чтобы быть избирательно проницаемой для катионов для практического исключения отрицательно заряженных редокс-активных материалов.
13. Проточный аккумулятор по п. 12, при этом первый и второй редокс-активные материалы и их соответствующие окисленные или восстановленные формы независимо проявляют заряды в интервале от -2 до -5.
14. Проточный аккумулятор по п. 1, при этом и первый, и второй ионно-заряженные редокс-активные материалы и их соответствующие окисленные или восстановленные формы являются положительно заряженными, и при этом ион-селективная мембрана имеет неподвижную фазу, которая также имеет результирующий положительный заряд с тем, чтобы быть избирательно проницаемой для анионов для практического исключения положительно заряженных редокс-активных материалов.
15. Проточный аккумулятор по п. 14, при этом первый и второй редокс-активные материалы и их соответствующие окисленные или восстановленные формы независимо проявляют заряды в интервале от +2 до +5 при соответствующих интервалах потенциала.
16. Проточный аккумулятор по п. 1, который при работе демонстрирует кпд по току в режиме полный разряд - полный заряд по меньшей мере 98% при степени заряда в интервале от примерно 35 до примерно 65%.
17. Проточный аккумулятор по п. 1, дополнительно содержащий внешнюю электрическую цепь в электрической связи с первым и вторым электродами, причем упомянутая цепь способна заряжать или разряжать проточный аккумулятор.
18. Проточный аккумулятор по п. 1, причем электрохимическая ячейка способна обеспечивать плотность энергии по меньшей мере 10 Вт·ч/л, по меньшей мере 20 Вт·ч/л или по меньшей мере 30 Вт·ч/л.
19. Способ работы проточного аккумулятора по п. 1, включающий в себя зарядку упомянутого аккумулятора путем подвода электрической энергии или разрядку упомянутого аккумулятора путем отвода электрической энергии.
20. Способ работы проточного аккумулятора по п. 1,
включающий в себя приложение разности потенциалов между первым и вторым электродами с соответствующим течением электронов так, чтобы:
(а) восстанавливать первый редокс-активный материал при окислении второго редокс-активного материала; или
(b) окислять первый редокс-активный материал при восстановлении второго редокс-активного материала.
21. Система, содержащая:
проточный аккумулятор по п. 1 и дополнительно содержащая:
(а) первую камеру, содержащую первый водный электролит, и вторую камеру, содержащую второй водный электролит;
(b) по меньшей мере один контур циркуляции электролита в проточном сообщении с каждой камерой электролита, причем упомянутый по меньшей мере один контур циркуляции электролита содержит резервуар для хранения и трубы для содержания и транспортировки электролитов;
(с) управляющее оборудование и программное обеспечение; и
(d) возможный блок регулирования мощности.
22. Система по п. 21, причем данная система приспособлена для подключения к электрической сети, выполненной так, чтобы обеспечивать встраивание возобновляемых источников, смещение пиковой нагрузки, обеспечение устойчивости сети, генерацию/потребление базовой нагрузки, энергетический арбитраж, отсрочку передачи и распределения оплаченных активов, поддержку слабой сети, регулирование частоты и или их сочетание.
23. Система по п. 21, причем данная система выполнена с возможностью обеспечивать стабильное питание для удаленных поселков, передовых оперативных баз, внесетевых телекоммуникационных систем или дистанционных датчиков.