本申請要求于2014年12月18日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請no.10-2014-0183548的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文中。

本公開涉及一種能夠用于液流電池中的使電解液再生的組件，以及使用該組件使液流電池的電解液再生的方法，特別地，涉及一種使電解液再生的組件以及使用該組件使液流電池的電解液再生的方法，所述組件將陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個引入至對電解液儲存單元中，并且使陽極和陰極電解液中的任意一個沿著與電解液引入方向相反的方向循環(huán)，以均勻地混合陽極和陰極電解液，結(jié)果，能夠使當液流電池長期運行時，由于陽極和陰極電解液之間的膜滲透現(xiàn)象引起的電池容量降低得到恢復(fù)。

背景技術(shù)：

能量儲存技術(shù)是整個能源領(lǐng)域中用于高效利用的重要技術(shù)，如能量使用效率、提高供電系統(tǒng)的能力或可靠性、隨時間具有較大波動的新型可再生能源的擴大引進以及移動物體的能量再生，其對于社會貢獻的潛力和需求逐漸增加。

為了調(diào)整半自主區(qū)域中供電系統(tǒng)如微電網(wǎng)的供需平衡，適當?shù)胤峙湫滦涂稍偕茉窗l(fā)電(如風(fēng)力或太陽能發(fā)電)的不均勻輸出，以及控制諸如由于現(xiàn)有電力系統(tǒng)的差異而產(chǎn)生的電壓和頻率變化的影響，已經(jīng)積極地對二次電池進行研究，并且在這些領(lǐng)域中使用二次電池的預(yù)期已經(jīng)提高。

特別地，當檢驗用于高容量電力存儲的二次電池所需的性能時，能量儲存密度需要較高，作為適合于這些性能的高容量和高效率二次電池，氧化還原液流電池(rfb)近來受到關(guān)注。

與常規(guī)的二次電池一樣，氧化還原液流電池儲存通過充電過程輸入并轉(zhuǎn)化為化學(xué)能之后的電能，并將儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能后通過放電過程輸出。然而，這種氧化還原液流電池與常規(guī)二次電池的不同之處在于，儲存能量的電極活性物質(zhì)以液態(tài)而不是固態(tài)存在，因此，需要儲存電極活性物質(zhì)的槽或儲存容器。

如上所述，氧化還原液流電池具有諸如能夠制備成具有較大的容量、需要較低的維護成本、在室溫下可操作以及能夠各自獨立地設(shè)計容量和輸出的性能，因此，目前已經(jīng)對作為大容量二次電池的氧化還原液流電池進行了大量研究。

其中，使用釩離子的釩氧化還原液流電池作為下一代儲能裝置而受到關(guān)注，然而，由于諸如釩離子的隔膜(或離子交換膜)穿過、在陽極中產(chǎn)生氫以及當暴露于空氣時釩離子的氧化反應(yīng)的現(xiàn)象，因而存在氧化還原液流電池中容量下降的問題，已經(jīng)不斷地進行研究來改善這些問題。

其中，釩離子的隔膜穿過現(xiàn)象是由于陽極電解液和陰極電解液具有不同的氧化數(shù)而引起的陽極電解液和陰極電解液之間的離子不平衡而引起的，結(jié)果，引起電池容量劣化的問題。

具體地，與陰極電解液的v⁵⁺和v⁴⁺離子相比，陽極電解液的v²⁺和v³⁺離子以相對更高的速率透過膜，隨著循環(huán)進行，陰極電解液中的釩離子濃度迅速增加。因此，陽極電解液中的釩離子的濃度降低，結(jié)果，陽極和陰極電解液之間的離子平衡被破壞，引起電池運行時循環(huán)劣化的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

鑒于上述問題做出本公開，本公開旨在提供一種能夠用于液流電池中的使電解液再生的組件，以及使用該組件使液流電池的電解液再生的方法，所述組件使當液流電池長期運行時，由于陽極和陰極電解液的離子不平衡引起的容量降低得到恢復(fù)。

具體地，本公開旨在提供一種能夠用于液流電池中的使電解液再生的組件，以及使用該組件使液流電池的電解液再生的方法，所述組件將陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個引入至對電解液儲存單元中，并使陽極和陰極電解液中的任意一個沿著與電解液的引入方向相反的方向循環(huán)，以均勻地混合陽極和陰極電解液，結(jié)果，當液流電池長時間運行時，能夠使由于陽極和陰極電解液之間的膜滲透現(xiàn)象而降低的電池容量得到恢復(fù)，并且能夠保持長時間的循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)方案

本公開的一個實施方案提供一種使液流電池的電解液再生的組件，包括：陽極和陰極電解液儲存單元，分別儲存陽極和陰極電解液；泵，該泵將陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個引入至對電解液儲存單元中；以及三通閥，該三通閥連接至陽極和陰極電解液儲存單元的側(cè)面，并且利用泵使陽極和陰極電解液中的任意一個沿著與電解液的引入方向相反的方向循環(huán)。

所述使電解液再生的組件還可以包括控制單元，該控制單元控制泵的運行的開始以及三通閥的打開和關(guān)閉。

當陽極和陰極電解液儲存單元中儲存的陽極和陰極電解液的總量的一半分別儲存在陽極和陰極電解液儲存單元中時，所述三通閥可以連接至高于陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液的高度的側(cè)面。

當所述陽極和陰極電解液儲存單元中儲存的陽極和陰極電解液的總量的一半分別儲存在該陽極和陰極電解液儲存單元中時，所述三通閥可以連接至高于陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液的高度的側(cè)面。

三通閥可以使陽極和陰極電解液中的任意一個沿著與由泵確定的電解液的引入方向相反的方向循環(huán)，控制陽極和陰極電解液儲存單元的氣壓，以及通過打開三通閥將由陽極和陰極電解液的副反應(yīng)產(chǎn)生的氣體排放至外部。

陽極和陰極電解液儲存單元可以各自裝備有刻度測量單元(markedmeasuringunit)，以便測量儲存的陽極和陰極電解液的體積。

所述使電解液再生的組件還可以包括，分別地，一側(cè)連接至陽極電解液儲存單元并且另一側(cè)連接至陽極電解液入口的泵，以及，一側(cè)連接至陰極電解液儲存并且另一側(cè)連接至陰極電解液入口的泵。

所述使電解液再生的組件可以包括：陽極，該陽極從陽極電解液儲存單元中引入陽極電解液，并將陽極電解液排放至陽極電解液儲存單元；陰極，該陰極從陰極電解液儲存單元中引入陰極電解液，并將陰極電解液排放至陰極電解液儲存單元；以及陽極和陰極之間的隔膜。

所述使電解液再生的組件還可以包括攪拌裝置，分別攪拌陽極和陰極電解液儲存單元中儲存的陽極和陰極電解液。

所述攪拌裝置可以是葉輪、攪拌器(agitator)和磁力攪拌器(magneticstirrer)中的任意一種。

所述液流電池可以是釩氧化還原液流電池。

本公開的另一實施方案提供一種使液流電池的電解液再生的方法，該方法包括：(a)利用泵將陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個引入至對電解液儲存單元中，并混合該對電解液儲存單元中的陽極和陰極電解液；(b)當儲存混合的陽極和陰極電解液的對電解液儲存單元的體積增加時，使用連接至陽極和陰極電解液儲存單元的側(cè)面的三通閥使混合的陽極和陰極電解液沿著與電解液的引入方向相反的方向循環(huán)；以及(c)在進行(a)和(b)步驟一次或多次之后，將儲存混合的陽極和陰極電解液的陽極和陰極電解液儲存單元調(diào)節(jié)為具有相等的體積。

(b)步驟還可以包括使用三通閥控制陽極和陰極電解液儲存單元的氣壓；以及通過打開三通閥將由陽極和陰極電解液的副反應(yīng)產(chǎn)生的氣體排放至外部中的至少一個。

所述方法還可以包括(d)將陽極電解液儲存單元中儲存的混合的陽極和陰極電解液引入至陽極，并將陰極電解液儲存單元中儲存的混合的陽極和陰極電解液引入至陰極。

(a)步驟可以包括將陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個引入至對電解液儲存單元中，并混合該對電解液儲存單元中的陽極和陰極電解液；以及攪拌陽極和陰極電解液儲存單元中儲存的各陽極和陰極電解液。

所述液流電池可以是釩氧化還原液流電池。

有益效果

根據(jù)本公開的能夠用于液流電池中的使電解液再生的組件以及使用該組件使液流電池的電解液再生的方法，陽極和陰極電解液被均勻地混合為離子平均氧化數(shù)為v^3.5+的電解液，因此，當液流電池長時間運行時，具有使由于陽極和陰極電解液之間的膜滲透現(xiàn)象而降低的液流電池的容量得到恢復(fù)，并且長時間地保持循環(huán)穩(wěn)定性的效果。

根據(jù)本公開，通過將陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個引入至對電解液儲存單元中，并且使陽極和陰極電解液中的任意一個沿著與電解液的引入方向相反的方向循環(huán)，僅通過簡單的機械處理即可恢復(fù)液流電池的容量，從而具有提高工藝效率的效果。

另外，根據(jù)本公開，陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液可以在早期階段再生，節(jié)省成本，因此，電解液不必被丟棄，因此，由于在丟棄電解液時電解液不暴露于人體而具有確保安全性的效果。

附圖說明

圖1是示意性地示出氧化還原液流電池的常規(guī)結(jié)構(gòu)的圖；

圖2是示意性地示出將根據(jù)本公開的一個實施方案的使電解液再生的組件(100)用在液流電池中的一個狀態(tài)的圖；

圖3是示出使用根據(jù)本公開的一個實施方案的使液流電池的電解液再生的方法進行一定循環(huán)，以及在使用所述使電解液再生的組件之后進行相同的循環(huán)的電池性能測試結(jié)果的圖。

具體實施方式

將參照附圖詳細描述本公開。此處，將不包括與本公開的要點不相關(guān)的對已知特征和構(gòu)成的重復(fù)描述、詳細描述。為本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供本公開的實施方案，以便更全面地描述本公開。因此，為了清楚起見，附圖中構(gòu)件的形狀、尺寸等可以放大。在整個說明書中，除非另外特別說明，否則特定部分“包括”特定構(gòu)件的描述表示能夠進一步包括其它構(gòu)件，并且不排除其它構(gòu)件。

另外，本說明書中描述的“對電解液儲存單元”是為了便于說明而使用的術(shù)語，基于陽極電解液儲存單元中儲存的陽極電解液，將陰極電解液儲存單元稱為對電解液儲存單元，基于陰極電解液儲存單元中儲存的陰極電解液，將陽極電解液儲存單元稱為對電解液儲存單元。

所述陰極指在放電時通過接收電子而被還原的電極，相反，當電池充電時，可以通過陰極活性物質(zhì)的氧化起到釋放電子的陽極(氧化電極)的作用。

所述陽極指在放電時通過被氧化而釋放電子的電極，相反，當電池充電時，陽極可以通過接收電子起到被還原的陰極(還原電極)的作用。

<使電解液再生的組件>

圖1是示意性地示出氧化還原液流電池的常規(guī)結(jié)構(gòu)的圖，圖2是示意性地示出將根據(jù)本公開的一個實施方案的使電解液再生的組件(100)用在液流電池中的一個狀態(tài)的圖。

當參照圖1時，氧化還原液流電池通常包括電極組件，該電極組件包括隔膜(31)以及分別設(shè)置在該隔膜(31)兩側(cè)的陽極(32)和陰極(33)，并且包括接收和儲存供應(yīng)至陽極(32)的陽極電解液的陽極電解液儲存單元(10)，以及接收和儲存供應(yīng)至陰極(33)的陰極電解液的陰極電解液儲存單元(20)。

此處，利用泵(11)，陽極電解液儲存單元(10)中儲存的陽極電解液通過陽極電解液入口(41)遷移至陽極(32)，然后，當氧化還原反應(yīng)結(jié)束時，通過陽極電解液出口(51)返回至陽極電解液儲存單元(10)。類似地，利用泵(21)，陰極電解液儲存單元(20)中儲存的陰極電解液通過陰極電解液入口(42)遷移至陰極(33)，然后，當氧化還原反應(yīng)結(jié)束時，通過陰極電解液出口(52)返回至陰極電解液儲存單元(20)。

換言之，當氧化還原液流電池是釩氧化還原液流電池時，在充電反應(yīng)過程中，在陰極(33)中發(fā)生氧化反應(yīng)，其中，四價釩離子通過氧化變?yōu)槲鍍r釩離子，電子被消耗，并且氫離子通過隔膜(31)從陰極(33)遷移至陽極(32)；在陽極(32)中發(fā)生還原反應(yīng)，其中，三價釩離子通過接收電子變?yōu)槎r釩離子。另一方面，在放電反應(yīng)過程中，發(fā)生以與上述反應(yīng)的相反方向改變釩離子的氧化數(shù)的氧化/還原反應(yīng)(即氧化還原反應(yīng))，因此，有效地進行充電和放電。

此處，隔膜(31)用于遷移氫離子，以及阻止陽極和陰極電解液的陽離子移動至對電極，如上所述，陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)分別用于儲存陽極和陰極電解液，并且被設(shè)計成使得各個儲存單元的內(nèi)壓力均勻分布，或者排放運行過程中產(chǎn)生的氣體。

當參照圖2時，根據(jù)本公開的一個實施方案的使電解液再生的組件可以包括：陽極電解液儲存單元(10)、陰極電解液儲存單元(20)、泵(110)、三通閥(120)和控制單元(130)。此外，根據(jù)本公開的一個實施方案的使電解液再生的組件還可以包括測量單元(140、141)。

陽極電解液儲存單元(10)用于接收和儲存供應(yīng)至陽極(32)的陽極電解液，陰極電解液儲存單元(20)用于接收和儲存供應(yīng)至陰極(33)的陰極電解液。

此處，對陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)的材料沒有特別地限制，然而，優(yōu)選不與陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)中接收和儲存的陽極和陰極電解液反應(yīng)的材料。

陽極電解液儲存單元(10)的一側(cè)可以連接至陽極電解液入口(41)，其另一側(cè)可以連接至陽極電解液出口(51)，陰極電解液儲存單元(20)的一側(cè)可以連接至陰極電解液入口(42)，其另一側(cè)可以連接至陰極電解液出口(52)。

另外，還可以分別提供泵(11、21)，泵的一側(cè)可以連接至陽極電解液儲存單元(10)并且另一側(cè)可以連接至陽極電解液入口(41)，以及，泵的一側(cè)可以連接至陰極電解液儲存單元(20)并且另一側(cè)可以連接至陰極電解液入口(42)。

作為本公開的一個實施方案，利用泵(11)，陽極電解液儲存單元(10)中儲存的陽極電解液通過陽極電解液入口(41)遷移至陽極(32)，然后，當氧化還原反應(yīng)結(jié)束時，通過陽極電解液出口(51)返回至陽極電解液儲存單元(10)。類似地，利用泵(21)，陰極電解液儲存單元(20)中儲存的陰極電解液通過陰極電解液入口(42)遷移至陰極(33)，然后，當氧化還原反應(yīng)結(jié)束時，通過陰極電解液出口(52)返回至陰極電解液儲存單元(20)。

此處，還可以在陽極(32)和陰極(33)之間設(shè)置隔膜(31)。

此處，隔膜(31)用于遷移氫離子，并且阻止陽極和陰極電解液的陽離子遷移至對電極。

作為起到上述作用的隔膜(31)，優(yōu)選使用離子傳導(dǎo)隔膜。

泵(110)用于將陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個引入至對電解液儲存單元中。

泵(110)設(shè)置在陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)之間，其一側(cè)可以連接至陽極電解液儲存單元(10)，其另一側(cè)可以連接至陰極電解液儲存單元(20)。

此處，作為對電解液儲存單元，基于陽極電解液儲存單元(10)中儲存的陽極電解液，將陰極電解液儲存單元(20)稱為對電解液儲存單元，并且基于陰極電解液儲存單元(20)中儲存的陰極電解液，將陽極電解液儲存單元(10)稱為對電解液儲存單元。

作為本公開的一個實施方案的對電解液儲存單元，當將陽極電解液儲存單元(10)中儲存的陽極電解液引入至陰極電解液儲存單元(20)中時，陰極電解液儲存單元(20)可以是對電解液儲存單元，當將陰極電解液儲存單元(20)中儲存的陰極電解液引入至陽極電解液儲存單元(10)中時，陽極電解液儲存單元(10)可以是對電解液儲存單元。

此處，將刻度測量單元(140、141)分別設(shè)置在陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)中。通過這種測量單元(140、141)，用戶可以通過視覺精確地測量陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)中儲存的陽極和陰極電解液的體積。

此處，當將陽極和陰極電解液中的任意一個引入至對電解液儲存單元中時，泵(110)可以控制流量。

三通閥(120)用于使陽極和陰極電解液中的任意一個沿著與由泵(110)確定的電解液的引入方向相反的方向循環(huán)，并且控制陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)的壓力。

三通閥(120)設(shè)置在陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)之間，其一側(cè)可以連接至陽極電解液儲存單元(10)，其另一側(cè)可以連接至陰極電解液儲存單元(20)。

當陽極和陰極電解液儲存單元中儲存的陽極和陰極電解液的總量的一半分別儲存在陽極和陰極電解液儲存單元中時，三通閥可以連接至高于陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液的高度的側(cè)面。由此，三通閥可以使陽極和陰極電解液中的任意一個沿著與由泵確定的電解液的引入方向相反的方向循環(huán)，可以控制陽極和陰極電解液儲存單元的氣壓，并且可以通過打開三通閥將由陽極和陰極電解液的副反應(yīng)產(chǎn)生的氣體排放至外部。

當陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個全部轉(zhuǎn)移至對電解液儲存單元時，陽極和陰極電解液被混合，然后通過泵再次分開進入各個陽極和陰極電解液儲存單元中，陽極和陰極電解液儲存單元中的至少一個需要具有能夠容納陽極和陰極電解液的總量的體積。在這種情況下，陽極和陰極電解液儲存單元的尺寸增大，導(dǎo)致整個電池尺寸增大，因此，在電池安裝方面存在空間限制。此外，將陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個全部轉(zhuǎn)移至對電解液儲存單元需要時間。

同時，通過重復(fù)如下循環(huán)，將陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個的一部分引入至對電解液儲存單元中，然后在其中混合和循環(huán)，本公開具有的優(yōu)點在于，當能夠接收引入的電解液的一部分時，陽極和陰極電解液儲存單元的尺寸足夠，并且由于連續(xù)地或間歇性連續(xù)地進行引入和循環(huán)，再生所需的時間縮短。

可以包括：第一閥，用于通過泵使引入至對電解液儲存單元中的電解液循環(huán)；第二閥，用于當使電解液再生時，調(diào)節(jié)陽極和陰極電解液儲存單元的氣壓；以及排放單元，其將由陽極和陰極電解液的副反應(yīng)產(chǎn)生的氣體排放至外部，然而，與能夠用一個三通閥執(zhí)行各個功能的本公開相比，需要大量的用于設(shè)置第一閥、第二閥和排放單元的空間；安裝成本；以及材料成本。

同時，通過設(shè)置本公開的三通閥，陽極和陰極電解液中的任意一個可以沿著與由泵確定的電解液的引入方向相反的方向循環(huán)，可以控制陽極和陰極電解液儲存單元的氣壓，并且可以通過打開三通閥將由陽極和陰極電解液的副反應(yīng)產(chǎn)生的氣體排放至外部。

作為本公開的一個實施方案，當泵(110)運行時，陽極電解液儲存單元(10)中儲存的陽極電解液被引入至陰極電解液儲存單元(20)中，此時，陰極電解液儲存單元(20)的體積增大，引起陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)的內(nèi)壓力的差異，為了使陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)的內(nèi)壓力相同，通過三通閥(120)將混合的陽極和陰極電解液引入至陽極電解液儲存單元(10)中。

此處，優(yōu)選進一步包括能夠分別攪拌陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)中儲存的陽極和陰極電解液的攪拌裝置，這種攪拌裝置是葉輪、攪拌器和磁力攪拌器中的任意一種。

另外，作為本公開的一個實施方案，當電池運行時，通過陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)中儲存的陽極和陰極電解液的副反應(yīng)產(chǎn)生氣體，此時，由于產(chǎn)生的氣體，陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)的內(nèi)壓力會增大。此處，通過控制連接至陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)的三通閥(120)，可以通過氣體排放流路(121)將氣體排放至外部。

因此，即使當電池正在運行時，三通閥(120)也優(yōu)選處于打開狀態(tài)，使得陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)中分別儲存的陽極和陰極電解液能夠被引入。

同時，對于三通閥(120)的材料，當考慮到耐酸性時，不優(yōu)選采用現(xiàn)有的不銹鋼材料或金屬球的閥，三通閥(120)優(yōu)選用耐酸聚合物涂布，或者由諸如聚四氟乙烯(ptfe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯(pe)和聚偏二氟乙烯(pvdf)的材料形成。

控制單元(130)用于控制泵(110)的運行的開始以及三通閥(120)的打開和關(guān)閉。

作為本公開的一個實施方案，當控制單元(130)命令泵(110)的運行開始時，泵(110)運行，陽極電解液儲存單元(10)中儲存的陽極電解液通過泵(110)引入至陰極電解液儲存單元(20)中。此時，陰極電解液儲存單元(20)中儲存的陰極電解液與陽極電解液混合，并且陰極電解液儲存單元(20)中的電解液的體積增加。

此處，控制單元(130)打開三通閥(120)，以使陰極電解液儲存單元(20)中儲存的混合的陽極和陰極電解液循環(huán)至陽極電解液儲存單元(10)，以便保持陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)的壓力相同，或者保持陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)的體積相同。

此處，將刻度測量單元(140、141)分別設(shè)置在陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)中，通過這些測量單元(140、141)，用戶可以在視覺上精確地測量陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)中儲存的陽極和陰極電解液的體積，并且當將陽極和陰極電解液中的任意一個引入至對電解液儲存單元中時，可以使用泵(110)控制流量，結(jié)果，調(diào)節(jié)陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)的體積相同。

當反復(fù)進行上述過程一段時間后，均勻混合的陽極和陰極電解液被儲存在陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)中。

此處，還可以分別包括能夠攪拌的攪拌裝置，以便使陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)中儲存的混合的陽極和陰極電解液均勻混合。

對于陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)中儲存的混合的陽極和陰極電解液的具體狀態(tài)，在陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)中，v²⁺和v⁵⁺離子以完全充電狀態(tài)(chargedstate)混合，v³⁺和v⁴⁺離子以完全放電狀態(tài)(dischargedstate)混合。此處，v²⁺和v⁵⁺離子是處于容易被氧化和還原的狀態(tài)的釩離子，因此，當陽極和陰極電解液混合時，v²⁺和v⁵⁺離子分別被氧化和還原為v³⁺和v⁴⁺離子。然而，即使不處于完全充電狀態(tài)或完全放電狀態(tài)，也會存在等價的氧化還原電對，因此，當陽極和陰極電解液混合時，釩離子的平均氧化數(shù)變?yōu)関^3.5+。

在陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)中，分別儲存釩離子平均氧化數(shù)為v^3.5+的陽極和陰極電解液，此處，液流電池端電池的開路電壓(ocv)變?yōu)?v。之后，為了運行電池，運行泵(11、21)，泵的一側(cè)可以連接至陽極電解液儲存單元(10)且另一側(cè)可以連接至陽極電解液入口(41)，以及，泵的一側(cè)可以連接至陰極電解液儲存單元(20)且另一側(cè)可以連接至陰極電解液入口(42)。當泵運行時，陽極電解液儲存單元(10)中儲存的陽極電解液利用泵(11)通過陽極電解液入口(41)遷移至陽極(32)，然后，當氧化還原反應(yīng)結(jié)束時，通過陽極電解液出口(51)返回至陽極電解液儲存單元(10)。類似地，陰極電解液儲存單元(20)中儲存的陰極電解液利用泵(21)通過陰極電解液入口(42)遷移至陰極(33)，然后，當氧化還原反應(yīng)結(jié)束時，通過陰極電解液出口(52)返回至陰極電解液儲存單元(20)。

換言之，當電池進行正常的充電反應(yīng)時，在陰極中進行v^3.5+→v⁴⁺→v⁵⁺的氧化過程，并且在陽極中進行v^3.5+→v³⁺→v²⁺的還原過程。

此處，在電池運行的過程中，通過陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)中儲存的陽極和陰極電解液的副反應(yīng)產(chǎn)生氣體，由于產(chǎn)生的氣體，陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)的內(nèi)壓力會增加。此時，氣體通過連接至陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)的三通閥(120)排放。

因此，當電池運行時，三通閥(120)優(yōu)選處于打開狀態(tài)，泵(110)優(yōu)選處于非運行狀態(tài)。換言之，當電池在運行中時，需要注意，以使陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)中儲存的陽極和陰極電解液不通過泵(110)混合。

另外，還可以在泵(110)的前部或后部設(shè)置二通閥，以使陽極和陰極電解液不通過泵(110)混合。

憑借這種構(gòu)造，根據(jù)本公開的一個實施方案，通過將陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個引入至對電解液儲存單元中，控制陽極和陰極電解液儲存單元的壓力，并且使陽極和陰極電解液中的任意一個沿著與電解液的引入方向相反的方向循環(huán)，從而均勻地混合陽極和陰極電解液，并且得到保持液流電池的循環(huán)穩(wěn)定性的效果。

<使液流電池的電解液再生的方法>

一種使液流電池的電解液再生的方法，可以包括：(a)將陽極和陰極電解液儲存單元中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個引入至對電解液儲存單元中，并利用泵混合對電解液儲存單元中的陽極和陰極電解液；(b)當儲存混合的陽極和陰極電解液的對電解液儲存單元的體積增加時，使用連接至陽極和陰極電解液儲存單元側(cè)面的三通閥使混合的陽極和陰極電解液沿著與電解液的引入方向相反的方向循環(huán)；以及(c)在進行(a)和(b)步驟一次或多次之后，將儲存混合的陽極和陰極電解液的陽極和陰極電解液儲存單元調(diào)整為具有相等的體積。

另外，根據(jù)本公開的一個實施方案的使液流電池的電解液再生的方法還可以包括：(d)將陽極電解液儲存單元中儲存的混合的陽極和陰極電解液引入至陽極，并且將陰極電解液儲存單元中儲存的混合的陽極和陰極電解液引入至陰極。

步驟(a)將陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個引入至對電解液儲存單元中，并在對電解液儲存單元中混合陽極和陰極電解液。

當控制單元(130)命令泵(110)的運行開始時，泵(110)運行，陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個通過泵(110)被引入至對電解液儲存單元中，此時，陽極和陰極電解液在對電解液儲存單元中混合。

此處，對于對電解液儲存單元，當陽極電解液儲存單元(10)中儲存的陽極電解液被引入至陰極電解液儲存單元(20)中時，陰極電解液儲存單元(20)可以成為對電解液儲存單元，并且當陰極電解液儲存單元(20)中儲存的陰極電解液被引入至陽極電解液儲存單元(10)中時，陽極電解液儲存單元(10)可以成為對電解液儲存單元。

此處，步驟(a)還可以包括攪拌陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)中儲存的各陽極和陰極電解液。

需要注意，以便將陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)中分別儲存的陽極和陰極電解液中的任意一個引入至對電解液儲存單元中，并在對電解液儲存單元中完全混合陽極和陰極電解液。

步驟(b)是當儲存混合的陽極和陰極電解液的對電解液儲存單元的體積增加時，使用連接至陽極和陰極電解液儲存單元側(cè)面的三通閥使混合的陽極和陰極電解液沿著與電解液的引入方向相反的方向循環(huán)。

當泵(110)運行并且在對電解液儲存單元中混合的陽極和陰極電解液的體積增加時，打開三通閥(120)，將混合的陽極和陰極電解液引入至已存在的電解液儲存單元中。

此處，儲存陽極和陰極電解液的對電解液儲存單元的體積的增加可以通過設(shè)置在陽極電解液儲存單元(10)和陰極電解液儲存單元(20)中的刻度測量單元(140、141)來確定。

步驟(c)是在再次進行(a)和(b)步驟之后，將儲存混合的陽極和陰極電解液的陽極和陰極電解液儲存單元調(diào)節(jié)為具有相等的體積。

當再次進行(a)和(b)步驟時，混合的陽極和陰極電解液分別儲存在陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)中。此處，為了為在陽極和陰極電解液儲存單元(10、20)中各自混合的陽極和陰極電解液提供相等的體積，可以控制泵(110)的流量和/或運行。

步驟(d)將陽極電解液儲存單元中儲存的混合的陽極和陰極電解液引入至陽極，并且將陰極電解液儲存單元中儲存的混合的陽極和陰極電解液引入至陰極。

陽極電解液儲存單元(10)中儲存的混合的陽極和陰極電解液利用泵(11)通過陽極電解液入口(41)遷移至陽極(32)，然后，當氧化還原反應(yīng)結(jié)束時，通過陽極電解液出口(51)返回至陽極電解液儲存單元(10)。類似地，陰極電解液儲存單元(20)中儲存的陰極電解液利用泵(21)通過陰極電解液入口(42)遷移至陰極(33)，然后，當氧化還原反應(yīng)結(jié)束時，通過陰極電解液出口(52)返回至陰極電解液儲存單元(20)。

通過這些步驟，觀察到電池容量降低的速率幾乎與第一次循環(huán)運行相同，結(jié)果，液流電池降低的容量能夠得到恢復(fù)。

<試驗例>

使溶解有2摩爾的voso4的3摩爾的硫酸溶液進行電化學(xué)氧化和還原，并將該溶液等量地用于陰極和陽極以形成單元電池。在用于評價的單元電池中，使用尺寸為5cm×5cm的碳氈作為電極。此外，電解液供應(yīng)速率為25cc/min，各電解液的初始體積為50cc。以50ma/cm²的電流速率進行電池的充電和放電，并將工作電壓控制在0.8v至1.7v的范圍。

在前30個循環(huán)中進行充電和放電過程，然后，通過根據(jù)本公開的一個實施方案的使電解液再生的組件將各電解液均勻混合，以便將釩離子的平均氧化數(shù)調(diào)節(jié)至3.5。之后，以相同的方式進行充電和放電過程。

<結(jié)果討論>

圖3是示出使用根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的使液流電池的電解液再生的方法進行一定的循環(huán)，以及在使用使電解液再生的組件之后進行相同的循環(huán)，電池性能測試結(jié)果的圖。

當檢驗測試結(jié)果時，觀察到，隨著充電和放電循環(huán)重復(fù)30個循環(huán)，發(fā)生電池容量的降低，并且容量降低約30％(參見圖3中的初始循環(huán)段)。之后，通過根據(jù)本公開的一個實施方案的使電解液再生的組件將各電解液均勻混合。之后，觀察到，即使進行相同的充電和放電循環(huán)，電池容量的降低也幾乎與初始狀態(tài)相同(參見圖3中再生后的循環(huán)段)。

原因調(diào)查如下。

對于30個循環(huán)，與陰極電解液的v⁵⁺和v⁴⁺離子相比，陽極電解液的v²⁺和v³⁺離子具有相對更高的膜滲透速率，因此，隨著循環(huán)進行，陰極電解液的釩離子濃度迅速增加，于是，陽極電解液的釩離子濃度降低，引起陽極和陰極電解液之間的離子平衡被破壞，結(jié)果，隨著充電和放電循環(huán)的重復(fù)，電池容量降低。然而，認為通過在30個循環(huán)后運行使液流電池的電解液再生的組件，陽極和陰極電解液儲存單元中儲存的陽極和陰極電解液可以均勻地混合，以便將離子的平均氧化數(shù)調(diào)節(jié)至3.5，并且當使用所述混合的陽極和陰極電解液時，觀察到與初始容量相似的電池容量。

上文中，已經(jīng)參照優(yōu)選實施方案描述了本公開，然而，應(yīng)當理解的是，在不脫離在所附權(quán)利要求書中描述的本公開的理念和領(lǐng)域的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本公開進行各種修改和改變。

<附圖標記>

10：陽極電解液儲存單元

11：泵

20：陰極電解液儲存單元

21：泵

31：隔膜

32：陽極

33：陰極

41：陽極電解液入口

42：陰極電解液入口

51：陽極電解液出口

52：陰極電解液出口

100：使電解液再生的組件

110：泵

120：三通閥

121：氣體排放流路

130：控制單元

140、141：測量單元