CN111937203A

CN111937203A - 液流电池系统

Info

Publication number: CN111937203A
Application number: CN201880089798.8A
Authority: CN
Inventors: R·O·温特; K·M·奥西恩森达; B·阿赫; J·霍尔纳; 夏冠光; 吴金锋; E·K·L·约翰逊; J·I·克鲁斯
Original assignee: Global Energy Co
Current assignee: Western Technology Investment Risk Loan And Leasing Eighth Co
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2020-11-13
Also published as: US11276870B2; US20190326619A1; US20240186543A1; ZA202004238B; WO2019126381A1; US20250253364A1; JP2021507498A; AU2018392597A1; ZA202307741B; CA3084672A1; US12283726B2; EP3729550A1; EP3729550A4

Abstract

根据本公开的实施例，一种氧化还原液流电池(RFB)可以包括壳体、设置在壳体中的电解液存储罐组件、电化学单体和电解液循环系统，其中电解液存储罐组件的至少一部分由壳体支撑，该电解液循环系统被配置用于电解液存储罐组件和电化学单体之间的流体连通。在一些实施例中，电解液存储罐组件的至少一部分在电解液存储罐组件的外表面和壳体的内表面之间限定了罐组件热传递系统。在其它实施例中，电解液循环系统中的泵组件能够在第一位置和第二位置之间移动。在其它实施例中，气体管理系统包括与阴极电解液顶部空间和阳极电解液流体连通的第一气体交换装置。

Description

液流电池系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年12月19日提交的美国临时申请No. 62/607842的权益，该申请的公开内容通过引用全部明确并入本文。

背景技术

对燃烧化石燃料造成的环境后果的担忧导致从诸如太阳能和风能的来源产生的可再生能量的越来越多的使用。然而，这种可再生能量源的间歇性和变化的性质使得很难将这些能量源完全整合到现有的电网和配电网络中。该问题的解决方案是采用大规模电能存储(EES)系统。这些系统被广泛认为是提高源自太阳能或风能源的可再生能量的可靠性、电能质量和经济性的有效方法。

除了促进可再生风能和太阳能的整合，大规模EES系统还可能为电网管理提供额外价值的潜力，例如：大容量电力系统层面的资源和市场服务，诸如频率调节、旋转备用、快速爬坡能力、黑启动能力以及化石燃料调峰系统的替代方案；通过增加现有资产的能力和推迟电网升级投资来支持传输和输送；微电网支持；以及削峰填谷和电力转移。

最有前途的大规模EES技术之一是氧化还原液流电池(RFB)。RFB是一种特殊的电化学系统，它可以反复存储兆瓦时(MWh)的电能和将其转化为化学能，并在需要时将化学能转化回电能。RFB非常适合能量存储，因为它们能够容许波动的功率供应、承受最大速率的重复的充电/放电循环、在任何荷电状态下启动充电/放电循环、独立设计给定系统的储能容量和功率、提供长的循环寿命以及安全操作，而不存在某些其它设计中固有的火灾危险。

简而言之，RFB电化学单体是一种既能从化学反应中获得电能，又能通过引入电能促进化学反应的装置。一般来说，电化学单体包括两个半单体，每个半单体都具有电解液。两个半单体可以使用相同的电解液，或者它们可以使用不同的电解液。随着电能的引入，来自一个半单体的物质向其电极失去电子(氧化)，而来自另一个半单体的物质从其电极获得电子(还原)。

在公共外壳内串联电连接在一起的多个RFB电化学单体通常被称为电化学“堆”。电连接在一起的多个堆通常被称为“串”。电连接在一起的多个串通常被称为“站点”。

常见的RFB电化学单体配置包括由离子交换膜或其它隔板分隔的两个相对电极，以及两种循环电解液溶液，称为“阳极电解液”和“阴极电解液”。当液体电解液开始流过单体时，在电极处立即发生电能和化学势之间的能量转换。

为了满足具有快速、可扩展和低成本部署的高效、灵活、坚固、紧凑和可靠的大规模ESS系统的工业需求，需要改进的RFB系统。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在标识要求保护的主题的关键特征，也不旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。

根据本公开的一个实施例，提供了一种氧化还原液流电池(RFB)。氧化还原液流电池(RFB)包括：壳体；电解液存储罐组件，其设置在壳体中，其中电解液存储罐组件的至少一部分由壳体支撑，并且其中电解液存储罐组件的至少一部分在电解液存储罐组件的外表面和壳体的内表面之间限定了罐组件热传递系统；电化学单体；以及电解液循环系统，其被配置用于电解液存储罐组件和电化学单体之间的流体连通。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种罐和壳体二级围护系统。该系统包括：壳体；以及设置在壳体内的罐，其中罐的至少一部分由壳体支撑，并且其中罐的至少一部分在罐的外表面和壳体的内表面之间限定热传递系统，其中热传递系统包括多个空气流动通道和空气循环装置。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种用于氧化还原液流电池(RFB)的热传递的方法。该方法包括：操作氧化还原液流电池，该电池具有壳体、设置在壳体中的电解液存储罐组件、电化学单体和电解液循环系统，其中电解液存储罐组件的至少一部分由壳体支撑，并且其中电解液存储罐组件的至少一部分在电解液存储罐组件的外表面和壳体的内表面之间限定了罐组件热传递系统，该电解液循环系统被配置用于电解液存储罐和电化学单体之间的流体连通；以及使空气在电解液存储罐组件的外表面和壳体的内表面之间循环通过罐组件热传递系统。

在本文所述的任何实施例中，热传递系统可以包括多个空气流动通道和空气循环装置。

在本文所述的任何实施例中，罐组件热传递系统可以包括多个罐邻接部和多个罐通道，每个通道附近有两个罐邻接部。

在本文所述的任何实施例中，电解液存储罐组件可以包括具有壁厚的一个或多个罐壁。

在本文所述的任何实施例中，一个或多个罐壁可以具有基本上恒定的壁厚。

在本文所述的任何实施例中，一个或多个罐壁可以具有可变的壁厚。

在本文所述的任何实施例中，氧化还原液流电池可以是钒氧化还原液流电池。

在本文所述的任何实施例中，电解液存储罐组件可以包括阴极电解液罐和阳极电解液罐。

在本文所述的任何实施例中，阴极电解液罐和阳极电解液罐可以在壳体中处于并排配置。

在本文所述的任何实施例中，阴极电解液罐和阳极电解液罐中的每一个都可以在每个罐的外表面和壳体的内表面之间限定罐组件热传递系统的一部分。

在本文所述的任何实施例中，阳极电解液罐具有一体积，并且其中阴极电解液罐具有一体积，并且阳极电解液罐的体积与阴极电解液罐的体积的比率可以在1.05:1至约1.5:1的范围内。

在本文所述的任何实施例中，阴极电解液罐和阳极电解液罐可以具有与壳体的底部表面接触的基本上相同的占有面积。

在本文所述的任何实施例中，阴极电解液罐和阳极电解液罐可以具有基本上相同的液位。

在本文所述的任何实施例中，阴极电解液罐可以包括阶梯形搁板，以与阳极电解液罐相比减小阴极电解液罐的体积。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种氧化还原液流电池(RFB)。氧化还原液流电池(RFB)包括：壳体，其具有壳体高度；电解液存储罐组件，其设置在壳体中，其中电解液存储罐组件的至少一部分由壳体支撑，电解液存储罐组件具有电解液液体高度，其中电解液液体高度等于或低于壳体高度；电化学单体；以及电解液循环系统，其被配置用于电解液存储罐组件和电化学单体之间的流体连通，其中该电解液循环系统包括泵组件，其中该泵组件能够在泵组件的操作期间在壳体中且低于电解液液体高度的第一位置与在泵组件不操作时高于电解液液体高度的第二位置之间移动。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种配置用于保持液体的罐系统。该系统包括：壳体，其具有壳体高度；罐，其设置在壳体内，其中罐的至少一部分由壳体支撑并具有液体高度，其中液体高度等于或低于壳体高度；以及液体循环系统，其被配置为包括泵组件，其中泵组件能够在泵组件的操作期间在壳体中且低于液体高度的第一位置与在泵组件不操作时高于电解液液体高度的第二位置之间移动。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种用于维修氧化还原液流电池(RFB)中的泵的方法。该方法包括：操作氧化还原液流电池，该电池具有具有壳体高度的壳体、设置在壳体中的电解液存储罐组件、电化学单体和电解液循环系统，其中电解液存储罐组件的至少一部分由壳体支撑，电解液存储罐组件具有电解液液体高度，其中电解液液体高度等于或低于壳体高度，电解液循环系统被配置用于电解液存储罐组件和电化学单体之间的流体连通，其中电解液循环系统包括泵组件，其中泵组件能够在泵组件的操作期间在壳体中且低于电解液液体高度的第一位置与在泵组件不操作时高于电解液液体高度的第二位置之间移动；关闭泵组件；以及将泵组件移动到第二位置。

在本文所述的任何实施例中，电解液存储罐组件可以包括位于电解液存储罐组件的底部上方和壳体高度下方的高度处的搁板，该搁板限定了限定壳体内的空间。

在本文所述的任何实施例中，泵组件可以位于壳体内的空间中。

在本文所述的任何实施例中，当处于第一位置时，泵组件可以联接到电解液循环系统的第一和第二连接件。

在本文所述的任何实施例中，当处于第二位置时，泵组件可以从与电解液循环系统的第一连接件断开，并且可以保持联接到与电解液循环系统的第二连接件。

在本文所述的任何实施例中，泵组件可以能够在第一位置和第二位置之间旋转，同时联接到电解液循环系统中的第二连接件。

在本文所述的任何实施例中，泵可以包括过滤器和/或活接头（union）。

在本文所述的任何实施例中，阴极电解液罐和阳极电解液罐中的每一个都可以在每个罐的外表面和壳体的内表面之间限定罐热传递系统的一部分。

在本文所述的任何实施例中，泵组件可以包括阴极电解液泵和阳极电解液泵。

在本文所述的任何实施例中，泵组件可以包括阴极电解液过滤器和阳极电解液过滤器。

在本文所述的任何实施例中，当泵组件不操作时，处于第二位置的泵组件可以高于电解液液体高度。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种氧化还原液流电池(RFB)。氧化还原液流电池(RFB)包括：阳极电解液存储罐，其被配置用于包含一定量的阳极电解液和阳极电解液顶部空间；阴极电解液存储罐，其被配置用于包含一定量的阴极电解液和阴极电解液顶部空间；以及气体管理系统，其包括第一气体交换装置，该第一气体交换装置具有与阴极电解液顶部空间流体连通的第一端部和与阳极电解液存储罐中的阳极电解液流体连通的第二端部。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种操作氧化还原液流电池的方法。该方法包括：操作RFB，该RFB具有电解液存储罐组件、电化学单体和电解液循环系统，该电解液存储罐组件包括配置用于包含一定量的阳极电解液和阳极电解液顶部空间的阳极电解液存储罐和配置用于包含一定量的阴极电解液和阴极电解液顶部空间的阴极电解液存储罐，电解液循环系统被配置用于电解液存储罐组件和电化学单体之间的流体连通；从阴极电解液顶部空间转移气体并将气体沉积在阳极电解液存储罐中的阳极电解液中。

在本文所述的任何实施例中，第一气体交换装置可以包括用于处理正从阴极电解液中析出的析出气体的气体处理区。

在本文所述的任何实施例中，析出气体可以包括氧、二氧化碳、氢和氯、以及它们的任意组合。

在本文所述的任何实施例中，氧化还原液流电池可以选自由钒-硫酸盐氧化还原液流电池、钒-氯化物氧化还原液流电池、钒-硫酸盐和氯化物混合电池、钒-铁氧化还原液流电池和铁-铬氧化还原液流电池组成的组。

在本文所述的任何实施例中，气体处理区可以包括紫外线处理。

在本文所述的任何实施例中，氯和氢析出气体可以重新结合形成氯化氢。

在本文所述的任何实施例中，紫外线处理可以促进氢和氯气形成氯化氢的重新结合。

在本文所述的任何实施例中，第一气体交换装置可以包括真空以从阴极电解液顶部空间抽吸气体。

在本文所述的任何实施例中，第一气体交换装置的第一端部可以包括文丘里管。

在本文所述的任何实施例中，第一气体交换装置的第二端部可以低于阳极电解液中的液位。

在本文所述的任何实施例中，气体处理区可以包括热传感器。

在本文所述的任何实施例中，气体管理系统还可以包括第二气体交换装置，用于阴极电解液顶部空间和阳极电解液顶部空间之间的气体交换。

在本文所述的任何实施例中，气体管理系统还可以包括第三气体交换装置，该第三气体交换装置被配置成容纳析出气体或当内部电池压力超过外部电池压力预定量时从阳极电解液存储罐和阴极电解液存储罐中的任一者或两者向外部电池环境释放析出气体。

在本文所述的任何实施例中，第三气体交换装置可以是充有液体的U型管。

在本文所述的任何实施例中，第三气体交换装置可以包括压力调节阀、压力释放阀或止回阀中的一个或多个的布置。

在本文所述的任何实施例中，一种操作方法还可以包括在将气体沉积到阳极电解液存储罐中阳极电解液的液位处或液位以下的位置之前通过处理来处理气体。

在本文所述的任何实施例中，处理可以是紫外线处理。

在本文所述的任何实施例中，气体可以被转移到阳极电解液存储罐中阳极电解液的液位处或液位以下的位置。

附图说明

当结合附图参考以下详细描述时，本公开的前述方面和许多伴随的优点将变得更容易理解，因为它们变得更好理解，其中：

图1是根据本公开的一个实施例的氧化还原液流电池的等轴视图；

图2是图1的氧化还原液流电池的局部分解等轴视图；

图3是图1的氧化还原液流电池的主要内部部件的等轴视图，包括阳极电解液罐和阴极电解液罐、电化学单体、用于循环电解液的系统和气体管理系统；

图4是根据本公开的实施例的氧化还原液流电池的各种部件的示意图；

图5是根据本公开的一个实施例的氧化还原液流电池的功率架构的示意图；

图6是图1的氧化还原液流电池的各种部件的特写后视等轴视图；

图7是图1的氧化还原液流电池的罐组件的等轴视图，示出了罐周围的示例性空气流动路径；

图8是图1的氧化还原液流电池的罐组件的仰视图；

图9A和图9B是穿过根据本公开的实施例的氧化还原液流电池的示例性罐壁的剖视图；

图10是图1的氧化还原液流电池的主要部件的剖视图，示出了示例性的电解液行进路径；

图11是用于在图1的氧化还原液流电池中循环电解液的系统的等轴视图，示出了示例性的电解液行进路径；

图12A和图12B是图1的氧化还原液流电池的泵送系统的前视图，示出了不同的泵组件配置；

图13A至图13D是用于图1的氧化还原液流电池的示例性导管联接器的各种视图；

图14是根据本公开的一个实施例的氧化还原液流电池系统的示意图，示出了该系统的示例性化学性质；和

图15是用于图1的氧化还原液流电池中的气体管理的系统的等轴视图，示出了示例性的气体管理部件。

具体实施方式

本公开的实施例涉及氧化还原液流电池(RFB)、其系统和部件、堆、串和站点以及操作它们的方法。参考图1至图4，提供了根据本公开的一个实施例的氧化还原液流电池20。多个氧化还原液流电池可以被配置成电池“串”，并且多个串可以被配置成电池的“站点”。

与其它电池系统一样，氧化还原液流电池20被配置成存储来自能量源的能量，并在需要时提供该能量。根据系统的设计，多个氧化还原液流电池可以串联或并联地电连接。

氧化还原液流电池

参考图1至图4，RFB 20中的主要部件包括包含有阳极电解液罐22和阴极电解液罐24的罐组件26、电化学单体30、用于循环电解液的系统40、气体管理系统94和容纳所有部件并提供二级液体围护的壳体50。在图示实施例中，RFB 20包括一个电化学单体30。然而，在本公开的其它实施例中，RFB 20可以包括多个电化学单体的堆，例如，如2017年8月1日发布的美国专利No. 9722264中所述，其公开内容通过引用全部明确并入本文。

参考图2，控制盒36通过接触线51和52联接到电化学单体30，以监测和控制系统(也参见图6)。

在本公开中，液流电化学能量系统大体上在示例性钒氧化还原液流电池(VRB)的上下文中描述，其中V³⁺/V²⁺电解液用作负电解液(“阳极电解液”)，并且V⁵⁺/V⁴⁺电解液用作正电解液(“阴极电解液”)。然而，其它氧化还原化学物质也是可设想的并且在本公开的范围内，包括作为非限制性示例V²⁺/V³⁺对Br^-/ClBr₂、Br₂/Br^-对S/S^2-、Br^-/Br₂对Zn²⁺/Zn、Ce⁴⁺/Ce³⁺对V²⁺/V³⁺、Fe³⁺/Fe²⁺对Br₂/Br^-、Mn²⁺/Mn³⁺对Br₂/Br^-、Fe³⁺/Fe²⁺对Ti²⁺/Ti⁴⁺等。

作为非限制性示例，在充电前的钒氧化还原液流电池(VRB)中，初始阳极电解液溶液和阴极电解液溶液各自包括相同浓度的V³⁺和V⁴⁺。在充电时，阳极电解液溶液中的钒离子被还原成V²⁺/V³⁺，而阴极电解液溶液中的钒离子被氧化成V⁴⁺/V⁵⁺。

根据本公开的实施例，VRB中的阳极电解液和阴极电解液可以包括钒离子和盐酸或者硫酸和盐酸的混合物。根据本公开的其它实施例，VRB中的阳极电解液和阴极电解液可以包括硫酸盐化学物质。

参考图3A中的示意图，将描述图1和图2的氧化还原液流电池系统20的一般操作。氧化还原液流电池系统20通过将阳极电解液和阴极电解液从它们相应的罐22和24循环到电化学单体30中来操作。单体30操作以按照与电化学单体30电连通的功率和控制元件的指示放电或存储能量。

在一种模式(有时称为“充电”模式)中，连接到功率源的功率和控制元件操作以将电能作为化学势存储在阳极电解液和阴极电解液中。该功率源可以是任何已知的产生电能的功率率，包括燃烧功率源，以及诸如风能、太阳能和水力发电的可再生功率源。

在第二种(“放电”)操作模式中，氧化还原液流电池系统20被操作以将存储在阳极电解液和阴极电解液中的化学势转换成电能，该电能然后由供应电负载的功率源和控制元件按需放电。

系统20中的每个电化学单体30包括正电极、负电极、至少一个阴极电解液通道、至少一个阳极电解液通道以及将阴极电解液通道和阳极电解液通道分隔开的离子转移膜。离子转移膜将电化学单体分隔成正极侧和负极侧。作为电化学充电和放电过程的一部分，允许选定的离子(例如，H+)横跨离子转移膜传输。正电极和负电极被配置成在电化学单体充电和放电期间使电子沿着垂直于离子转移膜的轴线流动(例如，参见图2和图4中的线51和52)。如图3A所示，流体入口48和44以及出口46和42被配置成允许电化学单体30集成到氧化还原液流电池系统20中。

为了获得高电压、高功率系统，可以将多个单个的电化学单体串联组装在一起，以形成电化学单体的堆(本文称之为“堆”、“单体堆”或“电化学单体堆”)。在图示实施例中，堆包括两个半堆(或半单体)，以形成电池系统20。同样，几个单体堆然后可以进一步组装在一起以形成电池系统20。兆瓦级RFB系统通常具有多个单体堆，例如，每个单体堆具有多个电化学单体。如针对单个电化学单体所描述的，堆可以布置有正集电器和负集电器，在电化学充电和放电期间，正集电器和负集电器使得电子大体上沿着垂直于离子转移膜和集电器的轴线流过单体堆(例如，参见图4中针对单个堆电池示出和图6中也示出的线51和52)。

每个电化学单体中的离子交换膜防止活性材料在正电解液和负电解液之间的跨接（crossover），同时支持离子传输以完成电路。在非限制性示例中，离子交换膜材料(诸如NAFION或GORE-SELECT的全氟化膜)可在电化学单体中使用。

通过膜的离子交换理想地阻止了活性材料在阳极电解液和阴极电解液之间的传输。然而，从操作钒氧化还原电池(VRB)获得的数据显示，当系统在没有本文所述的任何容量衰减缓解特征的情况下操作时，容量会随着时间而衰减。这种容量衰减可能至少部分归因于钒离子横跨膜的某些传输。系统中不同的钒阳离子具有不同的浓度扩散系数和跨越穿过膜的电迁移系数。这些差异促进了在多个操作循环之后阳极电解液和阴极电解液之间的不平衡钒转移，这可能导致能量存储容量的损失。

由钒离子横跨膜的传输引起的其它负面影响包括沉淀，如果阴极电解液中的钒离子浓度由于钒离子的净转移而继续增加，则可能发生沉淀。电极堆中可能形成沉淀物，这可能导致VRB系统的性能劣化。作为非限制性示例，V⁵⁺作为V₂O₅的沉淀可发生在阴极电解液中(从而减少阴极电解液中V⁵⁺的量和/或浓度和量)。

除了钒离子横跨膜的传输和沉淀之外，其它电化学副反应也可能促进VRB系统中的性能下降。还必须解决这些反应的问题，以最大化系统的容量和使用寿命，同时最小化电池的成本和针对电池寿命的服务要求。例如，在某些操作条件下，副反应可能在阳极电解液罐和/或阴极电解液罐的顶部空间中产生过量的氢和氯气。当电解液暴露于诸如氧气的氧化剂时，也可能发生其它有害反应。在一个示例中，随着时间的推移，阳极电解液容易受到在维护、安装或其它操作期间引入到罐中的大气氧的V²⁺氧化(从而减少V²⁺的量和/或浓度)。作为另一个示例，由于阳极电解液中反应物供应不足，可能产生氢。

本文描述的是设计用于减轻上述容量衰减效应以提高电池、串和站点级别上的RFB性能的系统和操作方法。总的来说，可以在通过应用主动和被动电荷平衡、采用用于分析和调整电解液组成的特定方法以及过程气体管理来保持电解液稳定性方面描述这些特征。

功率架构

参考图5，根据本公开的一个实施例，提供了氧化还原液流电池20的功率架构的示例性示意图。功率架构中系统的主要部件包括配电单元12、电池20以及触点51和52。如图所示，由配电单元供电的辅助负载包括电解液泵120、冷却风扇32和BMS 14(电池管理系统)。辅助负载可以由外部AC或堆DC电源供电。

BMS是控制器，其实施氧化还原液流电池的操作逻辑。BMS可以为更高级别的控制提供接口，这可以允许操作和数据采集。BMS可以用于连接或断开电池，并且当连接时，在安全参数范围内操作电池。

当电池被连接时，串联接触器闭合，并且BMS控制电解液泵和冷却风扇的速度，以优化系统效率。如果电池是串的一部分，则可以执行荷电状态(SOC)匹配。

当电池被断开时，串联接触器开路，并且泵和风扇被禁用。然而，如果电池被配置用于黑启动(其保存用于再启动的电力储备并通过使用电池系统中存储的功率来再启动)，则电池将使泵能够周期性地维持堆中的可用能量。

电池围护系统、电解液罐组件和总体布置

现在参考图1和图2，每个RFB 20包括壳体50，该壳体以基本上封闭的方式容纳系统的部件。参考图3，这些部件大体上包括包含阳极电解液罐22和阴极电解液罐24的罐组件26、电化学单体30、用于循环电解液的系统40和气体管理系统94。现在将更详细地描述这些部件中的每一个的配置。

图1和图2描绘了容纳例如图3所示部件的壳体50。在一些实施例中，容器50可以被构造成便于或提供以下特征中的一个或多个的集成结构：紧凑的设计、易于组装、可运输性、紧凑的多容器布置和结构、维护的可接近性以及二级围护。

如下文将更详细描述的，RFB 20的罐22和24被配置成紧密配合在一个或多个隔间内，从而最大化壳体50内电解液的存储体积，并为RFB 20内该体积的电解液提供结构支撑和不可渗透的容纳，所述体积与电池20的能量存储量成正比。

壳体50通常尺寸设计成配合在标准的门尺寸内，以便于运输和便于安装。在一些实施例中，壳体50具有宽度30”、深度57”和高度78”的标准尺寸。在这些实施例中的一些中，壳体50可以另外被配置成满足用于注册的运输容器认证标准，并且易于通过铁路、货船或其它可能的运输渠道运输。

壳体50还包括各种特征，以允许RFB 20容易地投入使用和现场维护。例如，从壳体50的主隔间62可移除的盖60、位于RFB 20的顶部处以便于接近的电箱36、以及配置为能够接近以更换或修理的泵和其它可维修部件。

壳体50可以由任何合适的材料制成，包括但不限于连续焊接或挤出的金属(诸如薄钢板、不锈钢、钛或铝)或塑料。壳体50可以被涂覆以耐化学性。

尽管由壳体50对氧化还原液流电池20和存储在RFB 20中的电解液进行的二级围护通常是期望的，但是对于一些电池部署来说，由壳体50进行的二级围护可能不是必需的。在一些实施例中，壳体50可以是单个集成部件。同样，在一些部署中，壳体50的主隔间62可以在没有盖60的情况下使用。

电解液罐和组件

参考图7和图8，包括阳极电解液罐22和阴极电解液罐24的罐组件26为氧化还原液流电池20中的阳极电解液和阴极电解液提供了在独立封壳中的一级围护结构。图7示出了并排(或前后)定位在主隔间62中的阳极电解液罐22和阴极电解液罐24。图8示出了并排(或前后)定位在主隔间62中的阳极电解液罐22和阴极电解液罐24的仰视图。在并排(或前后)配置中，罐沿着一个表面或一个壁对齐。在图7和图8所示的图示实施例中，阳极电解液罐22和阴极电解液罐24的代表性底部是大体上矩形的。

参考图7，阴极电解液罐24的顶部部分具有肩部或阶梯形搁板部段90，其位于向前定位的罐(在图示实施例中是阴极电解液罐24)的前上角处。阶梯形搁板部段90位于罐组件26的底部上方和壳体50高度的主隔间62下方的高度处，该隔板部段限定了壳体50内的空间。

壳体50内的空间(由阶梯形搁板部段90限定)为电解液转移导管92(参见图3)提供了通路，以在阳极电解液罐22和阴极电解液罐24并排对齐时在这两个罐之间提供流体连通，如下面更详细描述的。由阶梯形搁板部段90产生的空间也为泵组件120提供了位置，泵组件120包括阳极电解液泵122和阴极电解液泵124以及过滤器150(参见图3)，如下面更详细描述的。泵组件120还可以包括任选的活接头。然而，根据本公开的其它实施例，罐22和24中的一个或两个不需要被制造成包括阶梯形搁板部段90，或者可以包括任选地容纳电解液转移导管92和/或阳极电解液泵122和阴极电解液泵124的另一种配置。

在一些实施例中，阳极电解液罐22和/或阴极电解液罐24由模制或制造的塑料、玻璃纤维或其它材料或材料组合构造成。在一些实施例中，罐22和/或24具有刚性或半刚性构造。在一些实施例中，构成罐22和/或24的壁的材料被配置成当填充有电解液时向外挠曲，以便在其中容纳电解液。这样，在一些实施例中，罐可以膨胀或收缩，以适应在操作期间电解液体积或压力的预期范围的变化。

在一些实施例中，阳极电解液罐22和/或阴极电解液罐24被构造成使得罐的一些部分更加刚性以支撑附接到罐的设备或其它特征，而罐的其它部分可以保持如上所述的柔性。此外，阳极电解液罐22和/或阴极电解液罐24可以被构造成使得罐的一些部分较厚以用于结构支撑，而罐的其它部分可以较薄以能够进行热传递，如下面更详细描述的。

阴极电解液罐24被配置成基本上类似于阳极电解液罐22。在本公开的一个实施例中，阴极电解液罐24具有比阳极电解液罐22更小的体积，如下面更详细描述的。阳极电解液罐22和阴极电解液罐24之间的优化罐尺寸比提供了在多个循环中保持RFB模块20的最大能量存储容量的手段。阳极电解液罐22和阴极电解液罐24之间的体积差异可以通过例如阳极电解液罐22的罐尺寸来实现，或者罐可以具有几乎相同的占有面积(参见图8)，但是阴极电解液罐24可以包括阶梯形部段90(参见图7)。代替阶梯形部段，较小的罐可以包括高于罐的底板或诸如惰性材料的填充材料的空腔底部，填充材料占据罐的一些体积。在其它实施例(未示出)中，阳极电解液罐可以具有与阴极电解液罐基本上相同的体积，或者可以具有比阴极电解液罐更小的体积。

在本公开的一些实施例中，阳极电解液罐22和阴极电解液罐24被构造成存储约1.0立方米或更大的组合体积的电解液。在一个代表性实施例中，总组合体积可以在约1.0至约2.0立方米的范围内。

如图7所示，罐22和24尺寸设计成紧密配合在壳体50中。例如，每个罐22和24的长度使得它们邻靠壳体50的主隔间62的壁。因此，壳体50的主隔间62的壁为罐22和24提供支撑，以防止罐22和24变形。在一个实施例中，罐可以被配置成彼此邻接，并且沿着相应罐22和24的邻接侧72和74彼此提供支撑(参见图8)。在另一个实施例中，主隔间62可以被配置有中心壁以支撑罐22和24，从而防止罐22和24变形。

为了增加壳体50的刚性和强度，并承受由罐22和24中的电解液施加的附加侧向载荷，壳体50的主隔间62的壁可以被加强。在一个实施例中，壳体50具有一体构造。在另一个实施例中，壳体50包括多个部件。当罐22和24充满电解液时，由壳体50提供的结构支撑允许罐22和24被制造成类似于具有最小固有自支撑结构的囊。

为了降低电解液从罐22和24中泄漏的可能性，罐22和24在存储在罐22和24中的液体的液位以下通常不具有穿孔。在图示实施例中，在每个罐22和24中存在一个略低于其中一个罐中的液位的穿孔，以容纳电解液转移导管92(参见图3)。如下文更详细描述的，电解液转移导管92定位在每个罐22和24的顶部附近，并允许电解液在罐22和24之间流动，以重新平衡罐22和24中的电解液的体积。

在RFB模块20中电解液泄漏的情况下，壳体50的主隔间62被制造成提供二级电解液围护。如上文讨论的，壳体50的主隔间62可以由合适的材料制成，并且所有的接缝都被完全焊接或密封以提供二级防漏围护。在图示实施例中，壳体50的主隔间62被设计成桶。

罐热传递和罐通道系统

当电池系统20运行时，热量可能产生并存储在电解液中，并且不需要的化学蒸气可能在壳体50中积聚。参考图7和图8，罐热传递系统用于在罐组件26的外表面和壳体50的主隔间62的内表面之间的连续空气流动。在图示实施例中，罐22和24的一些竖直外壁表面被设计和配置成增强从电解液到外部环境的热传递。

在图示实施例中，罐22和24的外表面包括多个邻接部82，用于邻接壳体50的主隔间62的内表面，气流通道84在相邻的邻接部82之间延伸，以用于邻接部82之间的气流。

如图7和图8所示，当罐在壳体50中彼此邻靠时，气流通道84是沿着罐22和24的外表面延伸的细长通道。气流通道84具有连接到第一歧管86和第二歧管88的入口和出口，以从系统散热。位于第一歧管86中的风扇32引导气流通过管道34。在图示实施例中，风扇32正拉动空气通过通道，如由气流箭头A1所指示。然而，风扇32可以被构造成用于反向流动，或者风扇32可以被定位在第二歧管88中。尽管在图示实施例中显示为两个歧管86和88，但是系统中可以有任意数量的歧管来优化罐组件26周围的气流。

根据本公开的实施例，通道84可以被配置成类似拱桥，以使罐22和24的壁的强度和散热效果最大化。如图7所示，罐的邻接部82提供了结构支撑，用于将罐22和24邻靠在壳体50的主隔间62的内表面上。在相邻的邻接部82之间延伸的通道84被设计成拱形以优化拱形作用，将拱形上的力传递到邻接部82。这种设计允许罐壁强度容纳一定体积的电解液，同时也为沿着罐22和24的壁的外表面的气流通过提供通道84。

在图示实施例中，十二个气流通道84设置在罐组件26的外部竖直壁表面中。然而，气流通道84和邻接部82的数量和尺寸大小可以根据系统对罐壁强度和所需散热的限制来设计和配置。

例如，驻留在较热或较冷气候中的系统20可能需要更多或更少的散热和/或更多或更少的强度。

根据本公开的实施例，罐22和24可以制造有邻接部82和气流通道84，以进一步优化罐的结构和热传递性质。参考图9A和图9B，提供了罐壁的剖视图。在图9A中，根据本公开的一个实施例，罐22和24的壁具有横跨邻接部82和气流通道84的一致横截面厚度。

在图9B中，根据本公开的另一个实施例，罐22和24的壁具有横跨邻接部82和气流通道84的不一致横截面厚度。在图9B中，邻接部82被设计成具有厚度T1以优化罐的强度，而气流通道84被设计成具有从T1到T2的可变厚度以优化横跨气流通道84中的罐壁的热传递。

在本公开的一个实施例中，罐22和24由塑料通过诸如吹塑或注射模制的传统模制工艺制造，以实现一致的壁厚。在另一个实施例中，罐22和24由塑料通过诸如旋转模制的其它模制工艺制造，以实现不一致的壁厚。

在图示实施例中，罐组件26设计有通道84，用于沿着与壳体50的主隔间62接触的罐22和24的外部竖直侧壁表面的至少一部分进行热传递。沿着罐22和24之间的接口28，没有通道84。因此，罐22和24彼此支撑或者沿着该接口28搁靠在分隔壁上。然而，在其它实施例中，罐22和24可以包括沿着接口28的通道84。

罐22和24中在顶部表面、底部表面和上壁表面上的其它通道被配置用于制造优势和系统20中的泄漏围护。例如，参考图8，顶部通道110将来自电化学单体30的任何电解液溢出物远离罐22和24的顶部表面运送到壳体50的主隔间62内的侧围护。同样，阴极电解液罐24的阶梯形搁板部段90上的搁板通道112将来自阶梯形搁板部段90的任何电解液溢出物运送到壳体50的主隔间62内的侧围护。参考图9，穿过罐22和24之间的接口28延伸到罐22和24的底部表面的接口通道114接收并容纳到达接口28的任何电解液溢出物。

电解液循环系统

如上文关于RFB 20的一般操作所述，电解液循环系统40被提供用于将阳极电解液和阴极电解液从相应的罐22和24循环到电化学单体30中(参见图3)。参考图10和图11，现在将更详细地描述电解液循环系统40。

参考图10和图11，使用泵122和124将阳极电解液和阴极电解液从相应的阳极电解液罐22和阴极电解液罐24的罐端口132和134输送到电化学单体30。在行进通过电解液循环系统40的单体供给管线152和154到达电化学单体30之后，阳极电解液和阴极电解液经由阳极电解液返回管线142和阴极电解液返回管线146返回，并排放到相应的阳极电解液罐22和阴极电解液罐24。

参考图7、图10和图11，将更详细地描述阳极电解液的电解液流动路径。从阳极电解液罐22，阳极电解液沿着水平路径从阳极电解液罐端口132沿着阶梯形搁板90行进，通过阳极电解液供给管线152到达弯头136，到达阳极电解液泵122。从阳极电解液泵122，阳极电解液被泵送通过竖直供给管线152和过滤器150，继续通过阳极电解液供给管线152到达电化学单体30中的阳极电解液入口148。

仍然参考图7、图10和图11，现在将更详细地描述阴极电解液的电解液流动路径。从阴极电解液罐24，阴极电解液沿着水平路径从阴极电解液罐端口134沿着阶梯形搁板90行进，通过阴极电解液供给管线154到达弯头138，到达阴极电解液泵124。从阴极电解液泵124，阴极电解液被泵送通过竖直供给管线154和过滤器150，继续通过阴极电解液供给管线154到达电化学单体30中的阴极电解液入口144。

在阳极电解液罐22和阴极电解液罐24的相应罐端口132和134处的密封件密封了通向罐22和24的孔132和134(参见图7)。

在阳极电解液罐22和阴极电解液罐24中，从电化学单体30的阳极电解液出口142和阴极电解液出口146到浸入罐中的返回管线156和158的返回系统延伸到罐22和24中。在阳极电解液罐22和阴极电解液罐24相应的上壁处的密封件密封了通向罐22和24的孔160和162(参见图7中的孔160和162)。

如图10和图11所示，在浸入阳极电解液罐和阴极电解液罐中的返回管线156和158的排放端164和166处，出口管路可以被配置成相对于罐22和24的壁成角度，以促进罐22和24中的电解液混合。

因为电化学单体30设置在罐22和24上方，所以需要泵送动作来向单体30供应电解液。电解液循环系统40被设计成使得当泵送动作关闭时，单体30中的大部分电解液将排回到相应的阳极电解液罐22和阴极电解液罐24中。浸入的返回管线156和158中的小孔(未示出)让气体进入，以允许堆和管路排水。

泵组件配置

本公开的泵组件120通过泵122和124在电解液存储罐22和24与氧化还原液流电池20的电化学单体30之间提供电解液循环。参考图3，图示实施例的泵组件20沿着阴极电解液罐24上的阶梯形搁板90。如图7和图10所示，壳体50的主隔间62被配置成完全封闭阳极电解液罐22和阴极电解液罐24(包括阶梯形搁板90)。如下文将详细描述的，泵组件120被设计和配置成用于在主隔间62的壁上方旋转，以便能够接近泵122和124以及过滤器150以进行维护和更换。

参考图12A和图12B，将更详细地描述泵组件120的旋转设计。参考图12A，泵组件120的泵122和124嵌套在阶梯形搁板90上，并由泵支撑件126和128支撑。为了将泵旋转到图12B所示的配置，过滤器150从相应的电解液供给管线152和154(参见图10和图11)断开，并且泵122和124以及过滤器150围绕阳极电解液罐端口132和阴极电解液罐端口134的枢转轴线旋转(参见箭头A2)，以定位在主隔间62的顶壁上方。

为了重新接合系统，泵122和124以及过滤器150可以围绕阳极电解液罐端口132和阴极电解液罐端口134的枢转轴线旋转回到它们的初始位置，并且过滤器150可以重新连接到相应的电解液供给管线152和154(参见图10和图11)。

因为泵122和124以交错的配置定位在阶梯形搁板90上，所以两个泵可以同时旋转到它们在主隔间62的顶壁上方的位置。

根据本公开的实施例，泵组件120能够在泵组件120的操作期间在壳体50的主隔间62中且低于电解液液体高度的第一位置和在泵组件120不操作时高于电解液液体高度的第二位置之间移动。在第二位置，泵组件120可以高于或低于壳体50的主隔间62的高度。

现在参考图13A至图13D，电解液供给管线152和154到阳极电解液罐端口132和阴极电解液罐端口134的联接接口130允许旋转。联接接口提供双重径向O形环密封件，其防止泄漏并允许旋转，同时保持密封。

用于管理能量存储容量的电解液调整

如前所述，在初始启动阶段之后，阳极电解液罐和阴极电解液罐中的电解液浓度之间的关系通常保持不变。随着电池循环，阳极电解液罐和阴极电解液罐中的体积和活性材料会由于固有的化学反应、电池单体结构的性质和其它因素而改变。在阳极电解液罐和阴极电解液罐之间没有电解液再平衡的情况下，由于阳极电解液罐或阴极电解液罐中活性材料的可用性有限，电池的能量容量会随着时间而降低。因此，本文描述了一种系统，其保持阳极电解液罐和阴极电解液罐之间的特定电解液浓度比和/或最大化用于能量存储和分配的可用活性材料。

电解液体积比

在本公开的一个实施例中，一种操作氧化还原液流电池的方法包括基于保持优选电解液浓度而使系统中的阳极电解液的量和阴极电解液的量之间的预定体积比一致或不一致。在不一致的预定体积比的情况下，阳极电解液的量或体积可以大于或小于阴极电解液的量或体积。预定起始体积比可以不同于或等于在操作期间的预定体积比。此外，在操作期间的预定体积比可以根据系统中的其它条件而变化。

作为非限制性示例，罐体积比可以具有约1:1.05至约1:1.50、约1:1.15至约1:1.35或约1:1.20至约1:1.30的阳极电解液体积与阴极电解液体积比。作为非限制性示例，在图2的图示实施例中，阳极电解液罐和阴极电解液罐之间的罐体积比为约1.25:1。

作为其它非限制性示例，罐体积比可以具有约1:1.05至约1:1.50、约1:1.15至约1:1.35或约1:1.20至约1:1.30的阴极电解液体积与阳极电解液体积比。

通过具有两种不同的罐设计，可以实现不一致的罐体积比。例如，参见图7和图10的图示实施例中的罐配置。如上所述，阳极电解液罐22和阴极电解液罐24具有相似的占有面积尺寸(参见图8)，但是阴极电解液罐24包括附近的阶梯形搁板部段90(参见图7)。在其它实施例中，罐可以具有不同的占有面积尺寸或不同的高度尺寸。在一些实施例中，罐中电解液的体积可以不同，但是阳极电解液罐22和阴极电解液罐24具有基本上相同的液体高度水平，以允许溢流导管92保持指定的罐体积比。在其它实施例中，罐可以部分填充有非反应材料，以减少一些罐体积，或者罐可以具有可变的体积，以考虑系统的操作中的变化。

如上所述，在阳极电解液罐和阴极电解液罐之间的基于保持优选电解液浓度的不一致罐体积比可以提高在具有给定容量以容纳一定量电解液的RFB模块20的操作期间实现的能量密度。作为非限制性示例，与阳极电解液罐和阴极电解液罐之间的一致罐体积比相比，在图7和图10的图示实施例中，阳极电解液罐和阴极电解液罐之间的优选的、不一致的电解液浓度的罐体积比(诸如约1.25:1)可以在相同的电解液总量下实现并保持更大的能量密度。更大的能量密度是电解液中活性物质的更大可用性和利用率的结果。在其它类型的模块中，例如，在非钒RFB系统中，优选的罐体积比可以不同于VRB系统的优选范围，并且例如与阳极电解液相比可以具有更大的阴极电解液体积。

电解液转移

根据本公开的一个实施例，如上所述，基于根据阳极电解液和阴极电解液的体积比保持优选的电解液浓度，RFB 20具有预定的体积比。在氧化还原液流电池正常操作的一段时间内，阳极电解液和阴极电解液的体积比可以变得大于或小于预定的体积比。例如，在一种操作模式中，VRB系统在长期循环中增加阴极电解液体积而损失阳极电解液体积。

因此，根据本公开的实施例，一定体积的阴极电解液从阴极电解液存储罐24转移到阳极电解液存储罐22，或者一定体积的阳极电解液从阳极电解液存储罐22转移到阴极电解液存储罐24，以将体积比恢复到预定的体积比。在图14的示例性示意图中，系统产生的过量阴极电解液将从阴极电解液罐24流到阳极电解液罐22，以纠正体积不平衡。

这种转移可能受到被动电解液转移、主动电解液转移或被动和主动电解液转移的组合的影响，所有这些都将在下面详细描述。

在本公开的一个实施例中，被动机械布置允许电解液在阳极电解液罐和阴极电解液罐之间转移。转移可以从阳极电解液罐22到阴极电解液罐24，或者从阴极电解液罐24到阳极电解液罐22。

如图3所示，被动转移系统是罐电解液转移导管92。参考图14中的简化示意图，电解液转移导管92位于阴极电解液罐22或阳极电解液罐24中的溢流液面处。

如上文讨论的，阴极电解液罐24中的阶梯形搁板部段90允许电解液转移导管92嵌套在壳体的主隔间62内，并且当阳极电解液罐22和阴极电解液罐24并排对齐时，在阳极电解液罐22和阴极电解液罐24之间提供流体连通。

在这种配置中，罐22和24之间的电解液流量是根据罐22和24中的电解液液位差来确定的。如在图7的图示实施例中所见，阴极电解液罐24尺寸设计成通过具有阶梯形搁板部段90而具有比阳极电解液罐22更小的体积。在导管连接点170和172之间延伸的电解液转移导管92(也参见图15)位于溢流液面处，随着阴极电解液体积增加而允许阴极电解液从阴极电解液罐24流入阳极电解液罐22(反之亦然)。

电解液转移导管92被设计成在液位处或略低于液位处穿透每个罐22和24，以容纳电解液转移导管92。为了防止在导管92与罐22和24之间的接头处可能发生的任何泄漏，与每个罐22和24的导管连接孔170和172可以包括泄漏防止装置，诸如活接头、轴向O形环配件等。

在本公开的实施例中，在罐22和24中的每一个中的电解液转移导管92可以被设置成允许通过电解液转移导管92仅转移液体电解液或者液体电解液和气体两者(从阳极电解液罐22和阴极电解液罐24中的顶部空间66和68)。如果提供了来自阳极电解液罐22和阴极电解液罐24中的顶部空间66和68的气体转移，电解液转移导管92也是电池的气体管理系统94的一部分，如下面更详细描述的。

从图12A中可以看出，图示实施例的电解液转移导管92被配置成在阳极电解液罐22和阴极电解液罐24的连接点之间具有稍低的高度变化。高度变化仅允许流体转移。在图示实施例中，单独的气体跨接管98提供阳极电解液顶部空间66和阴极电解液顶部空间68之间的自由气体交换(参见图14和图15)。

在本公开的一个实施例中，电解液转移导管92在操作期间将过量的阴极电解液输送到阳极电解液罐22，以考虑阴极电解液的体积增加，并使系统返回到预定的体积比。

根据本公开的其它实施例，罐22和24不需要被制造成包括阶梯形搁板部段90，或者可以包括另一种配置以容纳罐22和24之间的电解液转移导管或另一种流体转移装置。例如，合适的电解液转移导管可以不位于溢流位置，而是位于每个罐中的液位之下。在这种配置中，电解液转移导管将在阳极电解液和阴极电解液之间提供连续的电解液交换。交换速率可以部分地由转移导管的长度和直径决定。

除了诸如电解液转移导管92的被动转移系统之外，或者代替被动转移系统，RFB模块20可以包括主动转移系统，该主动转移系统被配置用于将电解液从阳极电解液罐和阴极电解液罐中的一个主动转移到另一个。这种主动转移可以包括使用阀系统泵送或以其它方式控制电解液的罐到罐转移。主动转移可以根据系统条件自动控制，或者由操作者手动控制。

如果采用被动和主动电解液转移系统的组合，主动系统可以使用与被动系统相同或独立的电解液转移导管。

在操作期间的气体产生

大多数RFB具有有副反应，诸如产生氢。氢的产生增加了电解液的平均氧化态，这可以导致容量下降。此外，在封闭空间中产生氢气可以引起火灾和安全问题。此外，大多数RFB负电解液溶液包含强还原剂，其可被空气中的氧而氧化。这种氧化可以增加电解液的平均氧化态，这可以导致容量下降。

对于含氯化物的氧化还原液流电池系统，可能会产生少量氯气，这也可以引起火灾和安全问题。氯气是强氧化剂，并且因此，如果允许氯气行进到阳极电解液罐22的顶部空间66，则氯气可以通过表面接触被负电解液溶液吸收，如下面参考气体管理系统所讨论的。

气体管理系统

气体管理系统94可以用于管理氧化还原液流电池20中产生的气体。尽管本文所述气体管理系统被设计用于钒氧化还原液流电池，但是相同的气体管理系统概念可以应用于其它非钒氧化还原液流电池。

参考图14中的简化示意图，现在将描述气体管理系统94的部件。如上文讨论的，阳极电解液罐22和阴极电解液罐24处于基本上密封的系统中，每个罐中有液体电解液，并且每个罐可以包括在相应的阳极电解液和阴极电解液上方的顶部空间66和68。在图示实施例中，阳极电解液和阴极电解液上方的顶部空间66和68可以通过气体交换导管98与相应的阳极电解液和阴极电解液进行自由气体交换(也参见图15)。

在图示实施例中，气体管理系统94包括气体顶部空间66和68、阳极电解液罐22和阴极电解液罐24之间的气体转移装置98、一个或多个其它气体转移装置140以及气体压力管理系统96(显示为U形管100，将在下面更详细地描述)。

在操作期间，阳极电解液罐22和阴极电解液罐24填充有电解液，直到填充线，以允许每个罐22和24中有顶部空间66和68(参见图11A)，然后密封。RFB系统20开始操作，并且随着氧化开始发生和氢气开始产生，顶部空间的气体组成开始变化。在一种操作模式中，当罐被密封时，在电解液填充或其它维护操作期间，空气存在于阳极电解液顶部空间和阴极电解液顶部空间的相应顶部空间中。在另一个实施例中，作为密封过程的一部分，用氮气或另一种惰性气体吹扫顶部空间。

如上文讨论的，罐系统可以包括位于阳极电解液罐22或阴极电解液罐24中的溢流液面处或以下的罐电解液转移导管92。在一些实施例中，电解液转移导管92可以允许从阳极电解液罐22和阴极电解液罐24中的顶部空间转移液体电解液和进行气体交换。

在其它实施例中，气体转移装置98可以是不同于电解液转移导管92的独立气体转移装置。例如，气体转移装置可以是设计用于阳极电解液顶部空间66和阴极电解液顶部空间68之间的气体交换的导管，但不用于液体电解液转移。

气体转移系统94提供了平衡阳极电解液罐和阴极电解液罐之间的压力、控制由气体管理系统排出的气体的流量和出口位置、以及允许气体在阳极电解液罐和阴极电解液罐之间扩散的手段。

在本公开的一个实施例(例如VRB)中，通过以下方程式在阴极电解液罐24中产生的氯气通过气体转移装置98扩散，并移动到阳极电解液罐22中的顶部空间。

Cl₂ + 2V²⁺ => 2V³⁺ + 2Cl^-

当在阳极电解液表面上方的阳极电解液顶部空间中时，氯气被阳极电解液吸收，因为它被还原成Cl^-。在氯气有机会通过气体压力管理系统96从气体管理系统94排出之前，氯气在阳极电解液罐中迅速减少，如下所述。

如图7、图11和图15所示，在图示实施例中，将描述阴极电解液顶部空间和阳极电解液顶部空间之间的气体转移系统140。来自阴极电解液顶部空间68的气体通过孔176(参见图7)排放到文丘里管180，文丘里管180产生真空并将气体从阴极电解液顶部空间68抽吸到来自电化学单体30的阳极电解液返回管线142。通过结合到返回管线142中，来自阴极电解液顶部空间68的处理过的气体在阳极电解液的液位或液位以下进入阳极电解液罐22。

在其从阴极电解液顶部空间68到阳极电解液返回管线142的路径上，气体通过紫外线处理区178，以用紫外线进行预处理。这种紫外线处理是一种催化剂，它使氯气和氢气形成氯化氢蒸气。这种HCl蒸气更容易被阳极电解液吸收，从而降低氯气在气体跨接管线中积聚或氯气泄漏的风险。

由Cl₂和H₂形成HCl是一个放热反应，会产生热量。如果从阴极电解液顶部空间68排放到气体转移系统140和紫外线处理区178的氯水平高，放热反应将产生显著的热量。因此，气体转移系统140中或附近的任选热传感器(未示出)可以是系统中异常氯水平的指示器，其可以向控制器提供信息以调节系统参数，例如停止充电或从系统中释放能量。

气体压力控制

除了一个或多个气体转移装置之外，气体管理系统94还可以包括一个或多个气体压力管理系统96，以保持环境空气和气体管理系统94之间的屏障，控制气体管理系统94的顶部空间66和68中的气体压力，并允许环境空气和气体管理系统94之间的任何必要的双向压力平衡。在这点上，气体压力管理装置96可以允许释放由阳极电解液罐22中的阳极电解液产生的过量氢气。气体压力管理装置96还可以释放二氧化碳和氮气，以及可能在气体管理系统94中积聚的任何其它气体。然而，如上文讨论的，如果允许氯气通过气体转移装置92从阴极电解液罐24中的顶部空间68迁移到阳极电解液罐22中的顶部空间66，则由系统(诸如容纳氯化物的钒氧化还原液流电池)产生的任何氯气都倾向于被阳极电解液吸收。

参考图15，根据本公开的一个实施例，气体压力控制装置是与阳极电解液罐22的顶部空间66流体连通的U型管(U形管)100(参见图8中到U形管的阳极电解液排气孔174)。尽管显示为与阳极电解液罐22的顶部空间66流体连通，但是U形管100也可以适当地配置成与阴极电解液罐24的顶部空间68流体连通。

如图8所示，孔174为U形管100提供了进入阳极电解液罐22中顶部空间68的入口位置。然而，其它合适的连接点也在本公开的范围内。在图示实施例中，U形管100被定位成驻留在由阴极电解液罐24上的阶梯形搁板90形成的空间中。

在图15的图示实施例中，U形管100具有U型主体102和与气体管理系统94的顶部空间66流体连通的第一端部104，以及与外部大气流体连通的第二开口端部106。主体102包含一定量的液体108(参见图14)，液体108保留在由U型主体102在第一端部104和第二端部106之间形成的管道存水弯中。

在图示实施例中，U形管主体102是导管，该导管沿着U形管的长度从第一端部104到第二端部106可以具有恒定的横截面积。在另一个实施例中，与第二端部相比，U形管主体102在第一端部处可以具有不同的横截面积。

U形管主体可以被设计成包括挡板或扩大部段，以防止由于起泡或气体突然排放而造成的液体损失。

作为非限制性示例，U形管可以填充有选自由水、碱性水溶液、丙二醇、乙二醇、无机化合物的水溶液、有机化合物的水溶液、水不溶性有机液体以及它们的组合组成的组的液体，RFB顶部空间中的某些气体将通过该液体扩散。可以根据系统、操作压力和从气体管理系统94排放的气体的类型来选择合适的液体。可以选择其它合适的液体来提供某些操作特性，例如，期望的温度范围或从大气排放物中洗涤或消除不期望的排放气体(诸如氯气)的能力。在一些非限制性示例中，U形管100可以包括液体的组合，例如，在顶部上具有油层的碱性溶液。

U形管100还可以填充有缓冲溶液，用于吸收酸性或成酸气体，诸如HCl和氯气。缓冲溶液可以包括pH指示剂，以显示它已经变得酸化，并且需要改变。

本公开的U形管100允许气体管理系统和大气之间的双向气体交换。在图示实施例中，U形管100与阳极电解液罐22中的阳极电解液顶部空间66和大气流体连通。在一个非限制性示例中，U形管100可以包括例如10英寸的水。在该示例中，当阳极电解液顶部空间内的压力超过10英寸水柱时，诸如氢的气体可能会开始从管中冒泡进入大气。

U形管100可以被配置成当外部电池压力超过内部电池压力(例如，大于或等于15英寸水柱)时允许外部气体进入气体管理系统。在同一示例中，当外部电池压力超过内部电池压力小于15英寸水柱时，U形管将防止外部气体进入阳极电解液存储罐。此外，罐顶部空间可以具有一定的柔性，以允许膨胀。

在一个实施例中，U形管100可以在第一端部和第二端部处具有一致的横截面。在另一个实施例中，与第二端部相比，U形管200在第一端部处可以具有不同的横截面积。横截面积变化的影响是气体进入和离开气体管理系统的压力设定点可能不同。例如，第一和第二端部横截面积可以尺寸设计成使得离开气体管理系统的气体的压力要求为15英寸水柱，但是从大气进入气体管理系统的气体的压力要求仅为6英寸水柱。在本公开的一个实施例中，阳极电解液顶部空间中的内部电池压力在-10kPa和10kPa之间、-5kPa至+5kPa之间以及-3kPa至+3kPa之间。

根据本公开的其它实施例，气体压力管理装置可以包括多于一个的U形管装置、一个或多个压力调节阀、一个或多个止回阀、或者这些或其它压力管理装置的组合。

如上文讨论的，氢产生可能是RFB中的一个问题。在这点上，氢与其它气体结合可能达到可燃极限，并造成着火的风险。封闭的气体管理系统通过将罐顶部空间中的组成气体保持在可燃极限以下来降低这种风险。

开路电压单体

参考图6，开路电压(OCV)单体116可以用于测量氧化还原液流电池20的荷电状态(SOC)。在氧化还原液流电池中，通常还希望阳极电解液和阴极电解液的荷电状态(SOC)匹配或接近匹配。阳极电解液和阴极电解液之间的SOC匹配可以有助于减轻系统中不需要的副反应(这在阳极电解液SOC过高时可能产生不需要的氢，或者在阴极电解液SOC过高时产生不需要的氯，如果电池中使用含氯化物的电解液的话)。当阳极电解液和阴极电解液的SOC值已知时，系统可被调节以返回目标值或目标值范围。

对于“匹配”，阳极电解液和阴极电解液的SOC值之间的差值的可接受性取决于电池系统。在本公开的一个实施例中，阳极电解液和阴极电解液的SOC值之间的差值小于20%。在本公开的一个实施例中，阳极电解液和阴极电解液的SOC值之间的差值小于10%。在本公开的另一个实施例中，阳极电解液和阴极电解液的SOC值之间的差值小于5%。在本公开的另一个实施例中，阳极电解液和阴极电解液的SOC值之间的差值减小，以将副反应减轻到可接受的水平。

阳极电解液和阴极电解液的SOC值可以随着时间的推移在多次循环内变化，通常随着时间的推移而变得不平衡或不匹配。在操作期间，RFB中的电解液的状态的实时监测提供了关于RFB的操作的信息。SOC的实时监测典型地通过使用单个单体型OCV测量装置测量正电极和负电极的OCV来实现(参见图6)。(除了OCV之外，确定SOC的其它方式也在本公开的范围内，诸如记录和分析给定时间段内进入和离开电池的能量的量，这可以被称为库仑计数)。

电池能量密度

对大规模能量存储系统不断发展的需求和应用推动了对高能量密度包装的需求，这种包装提供了现场灵活性和安装便利性。许多RFB系统具有相对较低的系统级能量密度，这部分是由于它们的系统包装方法的组合，例如使用传统的外部罐，或者将罐与周边设备(BOP)分开容纳的多个容器。传统系统能量密度的其它限制可能是由于电解液的固有化学性质、管理分流电流损耗的子系统的有限空间可用性、气体、电解液利用率或各因素的组合。

根据本公开的方面，罐、容器和系统的剩余周边设备(诸如上述的那些)可以被配置为独立的、基本上封闭的VRB单元，其提供每单位尺寸容器的最大能量存储容量，同时保持安全和可靠的操作标准。照此，根据本公开的实施例构造的图1和图2中所示的RFB模块20可以被配置成对于具有至少2kWh的能量容量的RFB电池具有每升电解液20瓦小时(Wh/L)或更高的能量密度。

本公开的实施例中的RFB模块20也可以被设计成连续操作，同时保持设计的能量密度最少50或最少100次连续的完全充电/放电循环或等效的操作小时，而不会被服务或用户输入中断。

总体布置

如上文所讨论的，如图1和图2所示，本文所述的RFB模块20被设计成容纳在具有特定尺寸的壳体50中，该壳体50的尺寸被设计成配合在标准商用单个门口(32”×80”)之间。可以优化系统中各种部件的空间使用，以最大化可以填充到壳体50中的电解液的量。如下文将更详细描述的，电池、电池子系统或部件本身的配置以及这些元件的协同组合允许RFB 20在开始和持续一段时间时都实现指定的能量密度。

参考图1和图2，为了便于运输，叉车接口38可以设置在壳体50中的底部上。叉车接口38可以被设计成能够被标准容量的托盘千斤顶从电池20的前侧抬起和操纵。壳体50可以设计成配合在标准的商用单门口(32”×80”)之间。

操作特征

除了空间利用特征之外，还可以采用一个或多个操作被动或主动管理特征来提高RFB模块的操作效率，并且也延长RFB模块的连续操作期而不停机。

如上所述，除了最大化系统中容纳的电解液的量以最大化能量密度之外，RFB系统还被设计成在一定次数的循环(例如，100次完全充电/放电循环)中保持这种能量密度。为了帮助保持系统容量，可以在电池的操作期间对电解液进行一次或多次调整。例如，当阳极电解液和阴极电解液的体积偏离预定的体积时，该系统可以被设计用于电解液从阴极电解液到阳极电解液(或阳极电解液到阴极电解液)的恒定或周期性的转移，以保持预定的罐电解液体积，无论是通过主动的还是被动的电解液转移方法。此外，单个电池可以自动定期调整，以符合串中选定的OCV值，从而提高长期性能。

此外，任选的气体管理系统可以用于消除或最小化随着时间的推移降低性能的反应，并减轻电解液中析出的气体的影响。如果不加以控制，这些气体可能对系统有害，造成安全隐患，或者需要对环境排放进行监测，特别是在RFB可能产生的氯和过量氢气。

电解液组成

除了用于最大化系统中包含的电解液的量以最大化能量密度的空间管理之外，电解液本身可以被配制以增强RFB的能量存储容量。根据本公开的实施例，在钒氧化还原液流电池中，钒浓度选自由高于1.5M、高于1.8M和高于2.0M组成的组。

虽然已经示出和描述了说明性实施例，但是应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变。

Claims

1.一种氧化还原液流电池(RFB)，包括：

壳体；

电解液存储罐组件，其设置在所述壳体中，其中，所述电解液存储罐组件的至少一部分由所述壳体支撑，并且其中，所述电解液存储罐组件的至少一部分在所述电解液存储罐组件的外表面和所述壳体的内表面之间限定了罐组件热传递系统；

电化学单体；和

电解液循环系统，其被配置用于所述电解液存储罐组件和所述电化学单体之间的流体连通。

2.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述热传递系统包括多个空气流动通道和空气循环装置。

3.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述罐组件热传递系统包括多个罐邻接部和多个罐通道，每个通道附近有两个所述罐邻接部。

4.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述电解液存储罐组件包括具有壁厚的一个或多个罐壁。

5.根据权利要求4所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述一个或多个罐壁具有基本上恒定的壁厚。

6.根据权利要求4所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述一个或多个罐壁具有可变的壁厚。

7.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述氧化还原液流电池是钒氧化还原液流电池。

8.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述电解液存储罐组件包括阴极电解液罐和阳极电解液罐。

9.根据权利要求8所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述阴极电解液罐和所述阳极电解液罐在所述壳体中处于并排配置。

10.根据权利要求8所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述阴极电解液罐和所述阳极电解液罐中的每一个都在每个罐的外表面和所述壳体的内表面之间限定所述罐组件热传递系统的一部分。

11.根据权利要求8所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述阳极电解液罐具有一体积，并且其中，所述阴极电解液罐具有一体积，所述阳极电解液罐的所述体积与所述阴极电解液罐的所述体积的比率在1.05:1至约1.5:1的范围内。

12.根据权利要求11所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述阴极电解液罐和所述阳极电解液罐具有与所述壳体的底部表面接触的基本上相同的占有面积。

13.根据权利要求11所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述阴极电解液罐和所述阳极电解液罐具有基本上相同的液位。

14.根据权利要求11所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述阴极电解液罐包括阶梯形搁板，以与所述阳极电解液罐相比减小所述阴极电解液罐的所述体积。

15.一种罐和壳体二级围护系统，所述系统包括：

壳体；和

罐，其设置在所述壳体内，其中，所述罐的至少一部分由所述壳体支撑，并且其中，所述罐的至少一部分在所述罐的外表面和所述壳体的内表面之间限定热传递系统，其中，所述热传递系统包括多个空气流动通道和空气循环装置。

16.一种用于氧化还原液流电池(RFB)的热传递方法，所述方法包括：

操作氧化还原液流电池，所述氧化还原液流电池具有壳体、设置在所述壳体中的电解液存储罐组件、电化学单体和电解液循环系统，其中，所述电解液存储罐组件的至少一部分由所述壳体支撑，并且其中，所述电解液存储罐组件的至少一部分在所述电解液存储罐组件的外表面和所述壳体的内表面之间限定了罐组件热传递系统，所述电解液循环系统被配置用于所述电解液存储罐和所述电化学单体之间的流体连通；和

使空气在所述电解液存储罐组件的外表面和所述壳体的所述内表面之间循环通过所述罐组件热传递系统。

17.一种氧化还原液流电池(RFB)，包括：

壳体，其具有壳体高度；

电解液存储罐组件，其设置在所述壳体中，其中，所述电解液存储罐组件的至少一部分由所述壳体支撑，所述电解液存储罐组件具有电解液液体高度，其中，所述电解液液体高度等于或低于所述壳体高度；

电化学单体；和

电解液循环系统，其被配置用于所述电解液存储罐组件和所述电化学单体之间的流体连通，其中，所述电解液循环系统包括泵组件，其中，所述泵组件能够在所述泵组件的操作期间在所述壳体中且低于所述电解液液体高度的第一位置与在所述泵组件不操作时高于所述电解液液体高度的第二位置之间移动。

18.根据权利要求17所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述电解液存储罐组件包括位于所述电解液存储罐组件的所述底部上方和所述壳体高度下方的高度处的阶梯形搁板，所述阶梯形搁板限定了所述壳体内的空间。

19.根据权利要求18所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述泵组件位于所述壳体内的所述空间中。

20.根据权利要求17所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，当处于所述第一位置时，所述泵组件联接到所述电解液循环系统的第一和第二连接件。

21.根据权利要求17所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，当处于所述第二位置时，所述泵组件从与所述电解液循环系统的第一连接件断开，并且保持联接到与所述电解液循环系统的第二连接件。

22.根据权利要求21所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述泵组件能够在所述第一位置和所述第二位置之间旋转，同时联接到所述电解液循环系统中的所述第二连接件。

23.根据权利要求17所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述泵组件包括过滤器和/或活接头。

24.根据权利要求17所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述氧化还原液流电池是钒氧化还原液流电池。

25.根据权利要求17所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述电解液存储罐组件包括阴极电解液罐和阳极电解液罐。

26.根据权利要求25所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述阴极电解液罐和所述阳极电解液罐在所述壳体中处于并排配置。

27.根据权利要求25所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述阴极电解液罐和所述阳极电解液罐中的每一个都在每个罐的外表面和所述壳体的内表面之间限定所述罐热传递系统的一部分。

28.根据权利要求25所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述阳极电解液罐具有一体积，并且其中，所述阴极电解液罐具有一体积，所述阳极电解液罐的所述体积与所述阴极电解液罐的所述体积的比率在1.05:1至约1.5:1的范围内。

29.根据权利要求25所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述阴极电解液罐和所述阳极电解液罐具有与所述壳体的底部表面接触的基本上相同的占有面积。

30.根据权利要求25所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述阴极电解液罐和所述阳极电解液罐具有基本上相同的液位。

31.根据权利要求25所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述阴极电解液罐包括阶梯形搁板，以与所述阳极电解液罐相比减小所述阴极电解液罐的所述体积。

32.根据权利要求25所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述泵组件包括阴极电解液泵和阳极电解液泵。

33.根据权利要求25所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述泵组件包括阴极电解液过滤器和阳极电解液过滤器。

34.根据权利要求25所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，当所述泵组件不操作时，处于第二位置的所述泵组件高于所述电解液液体高度。

35.一种配置成用于保持液体的罐系统，所述系统包括：

壳体，其具有壳体高度；

罐，其设置在所述壳体内，其中，所述罐的至少一部分由所述壳体支撑并具有液体高度，其中，所述液体高度等于或低于所述壳体高度；和

液体循环系统，其被配置成包括泵组件，其中，所述泵组件能够在所述泵组件的操作期间在所述壳体中且低于所述液体高度的第一位置与在所述泵组件不操作时高于所述电解液液体高度的第二位置之间移动。

36.一种维修氧化还原液流电池(RFB)中的泵的方法，所述方法包括：

操作氧化还原液流电池，所述氧化还原液流电池具有具有壳体高度的壳体、设置在所述壳体中的电解液存储罐组件、电化学单体和电解液循环系统，其中，所述电解液存储罐组件的至少一部分由所述壳体支撑，所述电解液存储罐组件具有电解液液体高度，其中，所述电解液液体高度等于或低于壳体高度，所述电解液循环系统被配置用于所述电解液存储罐组件和所述电化学单体之间的流体连通，其中，所述电解液循环系统包括泵组件，其中，所述泵组件能够在所述泵组件的操作期间在所述壳体中且低于所述电解液液体高度的第一位置与在所述泵组件不操作时高于所述电解液液体高度的第二位置之间移动；

关闭所述泵组件；和

将所述泵组件移动到所述第二位置。

37.一种氧化还原液流电池(RFB)，包括：

阳极电解液存储罐，其被配置成用于容纳一定量的阳极电解液和阳极电解液顶部空间；

阴极电解液存储罐，其被配置成用于容纳一定量的阴极电解液和阴极电解液顶部空间；和

气体管理系统，其包括第一气体交换装置，所述第一气体交换装置具有与所述阴极电解液顶部空间流体连通的第一端部和与所述阳极电解液存储罐中的阳极电解液流体连通的第二端部。

38.根据权利要求37所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述第一气体交换装置包括用于处理正从所述阴极电解液中析出的析出气体的气体处理区。

39.根据权利要求38所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述析出气体包括氧、二氧化碳、氢和氯、以及它们的任意组合。

40.根据权利要求37所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述氧化还原液流电池选自由钒-硫酸盐氧化还原液流电池、钒-氯化物氧化还原液流电池、钒-硫酸盐和氯化物混合电池、钒-铁氧化还原液流电池和铁-铬氧化还原液流电池组成的组。

41.根据权利要求37所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述氧化还原液流电池是钒氧化还原液流电池。

42.根据权利要求38所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述气体处理区包括UV处理。

43.根据权利要求38所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，氯和氢析出气体重新结合形成氯化氢。

44.根据权利要求42所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述UV处理促进氢和氯气形成氯化氢的所述重新结合。

45.根据权利要求37所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述第一气体交换装置包括从所述阴极电解液顶部空间抽吸气体的真空。

46.根据权利要求37所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述第一气体交换装置的所述第一端部包括文丘里管。

47.根据权利要求37所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述第一气体交换装置的所述第二端部处于或低于所述阳极电解液中的液位。

48.根据权利要求37所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述气体管理系统还包括第二气体交换装置，用于所述阴极电解液顶部空间和所述阳极电解液顶部空间之间的气体交换。

49.根据权利要求38所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述气体处理区包括热传感器。

50.根据权利要求37所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述气体管理系统还包括第三气体交换装置，所述第三气体交换装置被配置成容纳析出气体或当内部电池压力超过外部电池压力预定量时从所述阳极电解液存储罐和所述阴极电解液存储罐中的任一者或两者向外部电池环境释放所述析出气体。

51.根据权利要求50所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述第三气体交换装置是充有液体的U形管。

52.根据权利要求50所述的氧化还原液流电池(RFB)，其中，所述第三气体交换装置包括压力调节阀、压力释放阀或止回阀中的一个或多个的布置。

53.一种操作氧化还原液流电池的方法，所述方法包括：

操作RFB，所述RFB具有电解液存储罐组件、电化学单体和电解液循环系统，所述电解液存储罐组件包括配置用于容纳一定量的阳极电解液和阳极电解液顶部空间的阳极电解液存储罐和配置用于容纳一定量的阴极电解液和阴极电解液顶部空间的阴极电解液存储罐，所述电解液循环系统被配置用于所述电解液存储罐组件和所述电化学单体之间的流体连通；和

从所述阴极电解液顶部空间转移气体并将所述气体沉积在所述阳极电解液存储罐中的所述阳极电解液中。

54.根据权利要求53所述的方法，还包括在将所述气体沉积到所述阳极电解液存储罐中所述阳极电解液的液位处或所述液位以下的位置之前通过所述处理来处理所述气体。

55.根据权利要求54所述的方法，其中，所述处理是UV处理。

56.根据权利要求53所述的方法，其中，所述气体被转移到所述阳极电解液存储罐中所述阳极电解液的液位处或所述液位以下的位置。