用于控制多状态电化学电池的系统和方法与流程

用于控制多状态电化学电池的系统和方法


背景技术：
技术领域
1.本公开涉及电化学生产工艺，并且更具体地，涉及用于控制电解池(electrolytic cell)中的电化学生产工艺的系统和方法，该电解池在预定义的一组生产工艺条件下同时在生产状态和空闲状态下操作。
2.相关技术说明
3.电解在许多工业中用于生产各种金属和非金属。例如，在商业上钠、氯、镁、氟和铝都是通过使用电解生产的。在现有电解池中，生产工艺条件(诸如温度、压力、ph或活性物质浓度)会随着电极之间的电位差的减小而变化。在这些现有电解池的情况下，电解池在其上生产感兴趣的产物的电流值和电压值的范围是有限的池。例如，如果这些电解池中的电流降到临界点以下，电解池的离子梯度就会降低，最终导致充电层被破坏并最终崩溃，从而对电解池造成不可逆的损坏。


技术实现要素：

4.在一个方面中，所公开的系统包括可变可控功率电路和耦合到可变可控功率电路并且包括阳极和阴极的电解池。电解池被配置为取决于阳极和阴极之间的电位差在各个不同时间处以多种操作状态中的不同操作状态操作。该系统进一步包括功率电路控制器，使得可变可控功率电路跨阳极和阴极施加给定电位差，以在多种操作状态中的与给定电位差相关联的特定操作状态下启动电解池的操作。该多种操作状态包括与第一非零电位差相关联的电解池在其中生产感兴趣的产物的生产状态，以及与第二非零电位差相关联的电解池在其中不生产感兴趣的产物的空闲状态。
5.在所公开的实施例中的任一个实施例中，该系统进一步包括监测和控制子系统，监测和控制子系统被配置为当电解池在生产状态下操作时以及当电解池在空闲状态下操作时维持电解池的一组预定义的生产工艺条件。预定义的一组生产工艺条件包括预定义的操作温度范围。
6.在另一个方面中，所公开的方法包括配置可变可控功率电路以跨电解池的阳极和阴极施加第一非零电位差，以启动在与第一非零电位差相关联的生产状态下电解池的操作，电解池与所述第一非零电位差相关联的生产状态下生产感兴趣的产物，开始生产感兴趣的产物，在开始生产感兴趣的产物之后，配置可变可控功率电路以跨电解池的阳极和阴极施加第二非零电位差，以启动在与第二非零电位差相关联的空闲状态下电解池的操作，在空闲状态下电解池不生产感兴趣的产物在所公开的实施例中的任一个实施例中，方法进一步包括，在跨电解池的阳极和阴极施加第一非零电位差之前，配置电解池以在一组预定义的生产工艺条件下操作，一组预定义的生产工艺条件包括预定义的操作温度范围。该方法还可以包括当电解池在生产状态下操作时，维持一组预定义的生产工艺条件；以及当电解池在空闲状态下操作时，维持一组预定义的生产工艺条件。
7.在所公开的实施例中的任一个实施例中，电解池可以包括两个或更多个罐以及罐之间的离子导电通道，每个罐包括用于电化学工艺的给料。
8.在所公开的实施例中的任一个实施例中，电解池可以是多个多状态电解池中的一个多状态电解池，每个多状态电解池包括各自的阳极和各自的阴极。多状态电解池中跨阳极和阴极的电位差是可共同控制的。
9.在所公开的实施例中的任一个实施例中，电解池可以是多个多状态电解池中的一个多状态电解池，每个多状态电解池包括各自的阳极和各自的阴极。跨多状态电解池中的每个多状态电解池中的阳极和阴极的各个电位差可以是可单独控制的。
10.在所公开的实施例中的任一个实施例中，可变可控功率电路可以被配置为从不可计划电源接收功率。
11.在所公开的实施例中的任一个实施例中，可变功率控制电路可以包括极化整流器，其通过可变可控功率电路对跨阳极和阴极施加的给定电位差施加下限。
12.在所公开的实施例中的任一个实施例中，可变功率控制电路能被控制以从两个或更多个功率源选择用于跨阳极和阴极施加给定电位差的电源。
13.在所公开的实施例中的任一个实施例中，监测和控制子系统可以从传感器接收表示电解池中的当前状态的测量的数据。
14.在所公开的实施例中的任一个实施例中，维持一组预定义的生产工艺条件可以包括响应于接收到多状态电解池的温度在预定义的操作温度范围之外的指示，激活加热或冷却元件以使多状态电解池的温度返回到预定义的操作温度范围内的值。
15.在所公开的实施例中的任一个实施例中，维持一组预定义的生产工艺条件可以包括响应于接收到多状态电解池内的头压在预定义的压力范围之外的指示，施加或减少多状态电解池内的头气压以使多状态电解池内的头气压返回到预定义的压力范围内的值。
16.在所公开的实施例中的任一个实施例中，维持一组预定义的生产工艺条件包括响应于接收到给料内的活性物质的浓度在预定义的浓度范围之外的指示，增加或减少多状态电解池内的给料内的活性物质的浓度以使给料内的活性物质的浓度返回到预定义的浓度范围内的值。
17.在所公开的实施例中的任一个实施例中，维持一组预定义的生产工艺条件可以包括响应于接收到多状态电解池的ph值在预定义的温度范围之外的指示，向电解质添加酸或碱以使多状态电解池的ph值返回到预定义的ph值范围内的值。
18.在所公开的实施例中的任一个实施例中，电解池可以包括再循环回路，电化学工艺的输出通过再循环回路被返回到电解池作为输入物。
19.在所公开的实施例中的任一个实施例中，电解池可以被配置为当电解池在生产状态下操作时生产第二感兴趣的产物。
20.在所公开的实施例中的任一个实施例中，生产状态是电解池被配置为在其中操作的多个生产状态中的一种生产状态；并且电解池生产感兴趣的产物的速率和电解池消耗输入资源的速率中的至少一者可以取决于其中电解池正在操作的生产状态中的一个生产状态。
21.在所公开的实施例中的任一个实施例中，生产状态可以是电解池被配置为在其中操作的多个生产状态中的一种生产状态；电解池可以被配置为生产多种感兴趣的产物；并
且由电解池生产的多种感兴趣的产物的相对量可以取决于其中电解池正在操作的生产状态中的一个生产状态。
22.在所公开的实施例中的任一个实施例中，感兴趣的产物可以是气体或包括气体。
23.在所公开的实施例中的任一个实施例中，感兴趣的产物可以是固体或包括固体。
24.在所公开的实施例中的任一个实施例中，感兴趣的产物可以是液体或包括液体。
25.在所公开的实施例中的任一个实施例中，感兴趣的产物可以是经改性的给料或经纯化的给料或包括经改性的给料或经纯化的给料。
26.在所公开的实施例中的任一个实施例中，电解池可以被配置为使用水溶液的电解来生产感兴趣的产物。
27.在所公开的实施例中的任一个实施例中，电解池可以被配置为使用非水溶液的电解来生产感兴趣的产物。
28.在所公开的实施例中的任一个实施例中，电解池可以被配置为用于氯碱生产工艺，并且当在生产状态下操作时，可以产生氯、碱和氢作为感兴趣的产物。
29.在所公开的实施例中的任一个实施例中，电解池可以被配置为使用熔融盐的电解来提取金属作为感兴趣的产物。
30.在所公开的实施例中的任一个实施例中，电解池可以被配置为使用电镀工艺来生产感兴趣的产物。
附图说明
31.为了更完整地理解本发明及其特征和优势，现在结合附图来参考以下描述，其中：
32.图1是根据本公开的一些实施例的用于使用多状态电解池生产感兴趣的产物的系统的选定元件的框图；
33.图2是根据本公开的一些实施例的多状态电解池系统的选定元件的框图；
34.图3示出了根据本公开的一些实施例的使用多状态电解池的电化学工艺的生产曲线；
35.图4a至图4d是根据本公开的一些实施例的用于氯碱工艺的多状态电解池系统400的选定元件的框图；
36.图5是示出根据本公开的一些实施例的包括三个多状态电解池的电解池组件的选定元件的框图；
37.图6是示出根据本公开的一些实施例的包括三个多状态电解池的宏(macro)池的选定元件的框图；
38.图7是根据本公开的一些实施例的用于高温铝生产工艺的多状态电解池系统的选定元件的框图；
39.图8是根据本公开的一些实施例的多状态电解池系统的选定元件的框图；
40.图9是根据本公开的一些实施例的用于电镀工艺的多状态电解池系统900的选定元件的框图；
41.图10示出了根据本公开的一些实施例的使用多状态电解池的电镀工艺的生产曲线；
42.图11是示出根据本公开的一些实施例的用于控制使用多状态电解池的电化学工
艺的方法的选定元素的流程图；
43.图12是示出了根据本公开的一些实施例的用于维持多状态电解池的一组生产工艺条件的方法的选定元素的流程图；以及
44.图13是示出了根据本公开的一些实施例的用于多状态电解池的实时监测和控制子系统的选定元件的框图。
具体实施方式
45.在一些描述中，通过示例的方式阐述了细节，以促进对所公开主题的讨论。然而，对于本领域的普通技术人员来说应该显而易见的是，所公开的实施例是示例性的，而不是所有可能的实施例的全部。
46.电化学在许多工业中用于生产各种金属和非金属，包括氢氧化钠和氢氧化钾、氯、氟、硫酸、镁和铝。在一个示例中，电解池可以被配置为使用水溶液的电解(诸如在氯碱生产工艺中)来生产感兴趣的产物。在另一个示例中，电解池可以被配置为使用熔融盐的电解来提取作为感兴趣的产物的金属。在又一示例中，电解池可以被配置为使用电镀工艺来生产感兴趣的产物。在这些和其他类型的电化学工艺中，可以在电解池的电极上施加至少预定义量的电位差(有时称为开启(cut
‑
in)电压)，以启动生产一种或多种感兴趣的产物。
47.在现有的电解池中，电解池在其上生产感兴趣的产物而不造成损坏、安全问题或其他问题的电流值和电压值具有有限范围。如果这些电解池中的电流掉落到临界点以下，则电解池的离子梯度或充电层就会失效，从而对电解池造成不可逆的损坏。为了关闭这些现有池的生产，将电极之间的电位差调为零，然后重启生产是一项成本高昂且耗时的操作。因此，为了避免计划外关闭，使用这些现有电解池的电化学设备必须依靠完全控制供应给电解池的电功率的能力。
48.与现有的电化学设备不同，本文所描述的系统可以具有即使跨电极的电位差不足以生产感兴趣的一种或多种产物，也能将多状态电解池维持在生产就绪状态的能力。例如，这些系统可以包括监测和控制子系统，以检测是否满足预定义的一组生产工艺条件，诸如温度、压力、ph、离子强度、浊度或活性物质浓度，并且如果不满足，则启动校正行动以使多状态电解池回到预定义的一组生产工艺条件。当多状态电解池在与第一非零电位差值相关联的生产状态下操作(正在在该生产状态下生产一种或多种感兴趣产物)，并且当多状态电解池在与第二、较低非零电位差值相关联的安全空闲状态下运行时(在该安全空闲状态下不生产一种或多种感兴趣产物)，可以维持预定义的一组生产工艺条件。
49.由于多状态电解池在空闲状态下维持在生产就绪条件，因此可以随时快速重启生产，从而允许这些系统在不会损坏正在生产的感兴趣的产物或多状态电解池本身的情况下，反复且频繁地在空闲状态和生产状态之间来回切换。结果是完全可削减和可调度的可逆过程。在不会损坏正在生产的产物或多状态电解池的情况下，反复且频繁地在空闲状态和生产状态之间切换的能力可以允许电化学设备对供应给设备的电功率的可用性或价格的变化作出动态反应，不会破坏正在生产的感兴趣产物，也不会损坏精密昂贵的设备(包括大量电解池)。例如，在一些实施例中，电化学设备可以对由不可计划(non
‑
schedulable)电源供应给设备的电功率的可用性或价格的变化作出动态反应。
50.图1是根据本公开的一些实施例的用于使用多状态电解池生产感兴趣的产物的系
统100的选定元件的框图。如图1所示，系统100可以包括使用多状态电解池112生产感兴趣的产物140的电化学设备110。例如，电化学设备110可以使用水溶液的电解、熔融盐的电解、电镀工艺或具有开启电压的另一种电化学工艺来生产感兴趣的产物。多状态电解池112可以在不同时间处，在其中生产感兴趣的产物140的生产状态以及其中不生产感兴趣的产物140的安全空闲状态下操作，但维持多状态电解池112的生产工艺特性。例如，在多状态电解池在生产状态下操作时适于生产感兴趣的产物140的预定义的一组生产工艺条件也可以在多状态电解池在空闲状态下操作时维持，该预定义的一组生产工艺条件包括但不限于温度范围、头气压范围、ph值范围、表示离子强度的值范围或活性物质浓度范围。这可以允许电化学设备110中的感兴趣的产物140的生产在从空闲状态切换到生产状态时快速地重启。
51.如图1所示，系统100可以包括不可计划电源120和功率传输路径122，功率传输路径122包括用于将不可计划电源120耦合到电化学设备110以及与电化学设备110解耦合的开关125。在所示的实施例中，不可计划电源被描绘为包括多个风力涡轮机的风力发电厂。在其他实施例中，不可计划电源可以是集中式太阳能发电系统、光伏发电系统或其他类型的不可计划电源，或者包括集中式太阳能发电系统、光伏发电系统或其他类型的不可计划电源。系统100还可以包括电网130和功率传输路径135，功率传输路径135包括用于将电网130耦合到电化学设备110以及与电化学设备110解耦合的开关132。在一些实施例中，电网130接收功率的能力可能受到限制。在一些实施例中，系统100可以包括功率传输路径114，该功率传输路径114包括用于将不可计划电源120耦合到电网130以及与电网130解耦合的开关115。
52.在一些实施例中，不可计划电源120可以向电网130提供电功率，并且电化学设备110可以从电网130接收电功率，该电功率的量或价格基于由不可计划电源120向电网130提供的电功率的可用性和需求。当从空闲状态切换到生产状态时，在电化学设备110中快速重启感兴趣的产物140的生产的能力可以允许电化学设备110利用电功率的可用性和需求的变化来将生产感兴趣产物的成本最小化。例如，当对电网130提供的电功率的需求和其相对应的价格较低时，电化学设备110可以在生产状态下操作并接收电网130提供的电功率，并且当对电网130提供的电功率的需求和其相对应的价格较高时，电化学设备可以切换到其中不生产感兴趣的产物的空闲状态。在另一个示例中，当对由不可计划电源120生成的电功率的需求和其价格较低时，电化学设备110可以在生产状态下操作并接收由不可计划电源120直接地或间接地提供的电功率，当对不可计划电源120生成的电功率的需求和其相对应的价格较高时，电化学设备110可以切换到不生产感兴趣的产物的空闲状态，并且当对由不可计划电源120生成的电功率的需求和其价格再次下降时，电化学设备110可以切换回生产状态并接收由不可计划电源120直接地或间接地提供的电功率。
53.系统100可以包括输入资源管道152，该输入资源管道152包括用于选择性地向电化学设备110提供工艺输入物(process inputs)150的阀155。输入资源管道152可以是几个管道、出入口或其他传送机构中的一者，通过这些管道、出入口或其他传送机构将各个工艺输入物提供给电化学设备110。工艺输入物150可以包括生产感兴趣的产物140或维持预定义的一组生产工艺条件所需的任何或所有资源，包括但不限于热源、冷却源、盐水或其他类型的给料，用于在多状态电解池112内补充电解质的活性物质、诸如酸或碱的添加剂、电化学工艺的再循环输出，或从电化学工艺中回收的气体。
54.系统100可以包括产物输出管道142，该产物输出管道142包括用于选择性地输出由电化学设备110生产的感兴趣产物140的阀145。在一些实施例中，可以通过电化学工艺生产一种以上的感兴趣的产物。在此类实施例中，输出资源管道142可以是几个管道、出入口或其他传送机构中的一者，电化学工艺的各个产物通过这些管道、出入口或其他传送机构从电化学设备110中输出。在各种实施例中，感兴趣的产物可以是固体、液体或气体，或者包括固体、液体或气体。图2、图4a、图4b、图5、图6、图7、图8、图9中示出并且在下文中描述了当处于生产状态和当处于空闲状态时，一种或多种感兴趣的产物由在预定义的一组生产工艺条件下操作的多状态电解池生产的系统的示例。
55.与许多现有电解池一样，本文所述的多状态电解池可以包括两个罐，每个罐包含电解质溶液、耦合到罐外直流(dc)电源的两个电极，以及两个罐之间的离子导电通道。当跨电极的电位差适合于由多状态电解池生产感兴趣的产物时，电子通过离子导电通道转移。根据还原
‑
氧化或氧化还原反应，在获得电子的离子导电通道的一侧产生还原产物，在失去电子的离子导电通道的一侧产生氧化产物。本文所述的多状态电解池生产的产物可以被后处理以分配作为具有商业利益的产物。例如，在不同的实施例中，它们可以被蒸馏、过滤、清洁、分离、压缩、加热、冷却、与其他给料反应，或者以其他方式处理以分配。
56.图2是根据一些实施例的多状态电解池系统200的选定元件的框图。如图1所示，多状态电解池系统200可以包括多状态电解池202、可变可控功率电路218和泄放电路(bleed circuit)216，多状态电解池202用于通过完全可削减和可调度的电化学工艺生产一种或多种感兴趣产物。多状态电解池202还包括两个电极(示出为阴极212和阳极214)以及位于离子通道210的任一侧上的电解质之间的离子通道210，一些离子可以穿过离子通道210，但其他离子和电子不能穿过离子通道210。在所示的实施例中，离子通道210是膜。在其他实施例中，离子通道210可以是盐桥、玻璃管或任何其他合适的电荷平衡机构。
57.可变可控功率电路218可以被配置为在不同时间处跨阴极212和阳极214施加不同的电位差，每个电位差与多状态电解池202的多个操作状态下的分别的一个操作状态相关联。在某些实施例中，或在某些时间处，可以向可变可控功率电路218提供来自电网(诸如图1所示的电网130)的电功率。在某些实施例中，或在某些时间处，可以向可变可控功率电路218提供由不可计划电源(诸如图1所示和上文所述的不可计划电源120)生成的电功率。在一些实施例中，或在某些时间处，可以向可变可控功率电路218提供来自多个可用电源的电功率，并且可变可控功率电路218可以选择电源以跨电极施加给定的电位差，以在特定操作状态下启动多状态电解池202的操作。可变可控功率电路218可以包括任何合适的定制或商用技术，以控制跨阴极212和阳极214施加的电位差以及电功率的源。例如，可以使用机械装置(诸如旋钮或其他机械开关元件)或使用一个或多个控制信号对输出电压或输出电流进行编程。类似地，可以使用机械装置(诸如旋钮或其他机械开关元件)或使用一个或多个控制信号选择电功率的源。由可变可控功率电路以及电功率的源跨阴极212和阳极214施加的电位差可以被本地控制，诸如由可变可控功率电路218内的功率电路控制器来控制，或者，在不同实施例中，可以由可变可控功率电路218从多状态电解池系统200的另一个部件或从远程部件接收的数字或模拟控制信号来控制。
58.在一些实施例中，可变可控功率电路218可以包括状态监视器，状态监视器被配置为确定多状态电解池202正在以多个操作状态下的哪一个操作状态操作。在一些实施例中，
状态监视器可以是218内的功率电路控制器的元件。在其他实施例中，状态监视器可以是多状态电解池系统200的另一个部分中的实时监测和控制子系统的元件。在一些实施例中，状态监视器可以向一个或多个实时监测和控制子系统或向多状态电解池系统200的另一个部件提供多状态电解池202的操作状态的指示。
59.多状态电解池202的操作状态可以包括一种或多种生产状态，在该一种或多种生产状态下生产感兴趣的产物并且维持多状态电解池202的预定义的一组生产工艺条件。例如，在多状态电解池202在一个或多个生产状态中的每一个生产状态的操作期间，温度、头气压、ph值、离子强度、浊度和活性物质浓度中的任何一者或全部可以维持在适合于生产感兴趣的产物的预定义范围内。操作状态还可以包括空闲状态，在该空闲状态下不生产感兴趣的产物，但维持多状态电解池202的预定义的一组生产工艺条件。例如，温度、头气压、ph值、离子强度和活性物质浓度可以维持在与多状态电解池在生产状态中的任何一种生产状态下操作时相同的预定义的范围内。当跨阴极212和阳极214施加第一非零电位差时，这可以在特定生产状态下启动感兴趣的产物的生产。当跨阴极212和阳极214施加低于第一非零电位差的第二非零电位差时，这可以在空闲状态下启动操作。在一些实施例中，电极可以是被设计为将激活电势或过电势最小化的可极化电极。在一些实施例中，多状态电解池202可以包括三个或更多个电极。
60.多状态电解池202可以包括一个或多个罐，每个罐包含给料220，诸如水溶液或熔融电解质溶液中的活性物质。例如，如果多状态电解池202被配置为用于电镀工艺，则多状态电解池202可以仅包括单个罐。在另一个方面，如果多状态电解池202被配置为用于各种基于水或熔融盐的电化学工艺中的任何一种工艺，则多状态电解池202可以包括两个或更多个罐。例如，当被配置为bpmed(双极膜电渗析)时，多状态电解池202可以包括三个罐。在其他实施例中，多状态电解池202可以包括三个以上的罐。在其中有两个或更多个罐或域的一些实施例中，虽然两个池中的给料成分可能在生产感兴趣的产物期间发生变化使得它们随后不同，但池最初可以包含相同的给料。在其中有两个或更多个罐的一些实施例中，罐最初可以包含不同的给料。在一些实施例中，多状态电解池202可以包括气体电解质。在一些实施例中，多状态电解池202可以包括固体电解质，诸如在固体氧化物电化学池中。
61.如图2所示，多状态电解池系统200可以包括耦合到阴极212并且与可变可控功率电路218的输出并联的泄放电路216。在至少一些实施例中，当多状态电解池202在空闲状态下操作时，其中跨阴极212和阳极214的电位差低于半池电位，该电位差仍然足以导致电荷积聚在外壳、螺栓或多状态电解池202的其他金属部件上。包括电容和电阻元件的泄放电路216可以允许在多状态电解池202在空闲状态下操作时所积聚的电荷放电到地。在一些实施例中，多状态电解池系统200可以被配置为捕获由泄放电路216生成的热量以加热多状态电解池系统200。
62.图3示出了根据一些实施例的使用多状态电解池的电化学工艺的生产曲线300。更具体地，生产曲线300将在多状态电解池中流动的电流(i)映射到多状态电解池的阳极和阴极之间的相对应的电位差(v)。沿着生产曲线上的特定点表示多状态电解池的各个操作状态。
63.在图3中，y轴上标记为302的电流值可以表示池的最大电流限制。如本文所述，生产曲线上的点308可以表示阳极和阴极之间的电位差以及在多状态电解池中流动的电流均
为零的点。x轴上标记为312的电压值可以表示多状态电解池的半电池电位或e
1/2
。在一些实施例中，这可以对应于多状态电解池开始生产具有合理质量的感兴趣的产物时的电位差。
64.生产曲线上的点324表示第一标记生产状态，在该第一标记生产状态下，多状态电解池生产感兴趣的产物。该点处的电位差在x轴上显示为314。类似地，点326表示与x轴上显示为316的电位差相关联的第二标记生产状态，点328表示与x轴上显示为318的电位差相关联的第三标记生产状态，点330表示与x轴上显示为320的电位差相关联的第四标记生产状态，点332表示与x轴上显示为334的电位差相关联的第五标记生产状态。在生产状态324至332中的全部生产状态中，多状态电解池可以在相同的预定义生产工艺条件下操作以生产感兴趣的产物。然而，在生产状态324到332中的不同生产状态中，感兴趣的产物的生产速率和工艺资源的消耗速率可以不同。在一些实施例中，为了在较低的电位差处操作，可能需要采取一个或多个措施来维持预定义的生产工艺条件，包括但不限于增加泄放率、增加附加载荷、生成和施加背压(back pressure)、平衡ph值、调整活性物质浓度或激活加热或冷却元件。因此，各种资源的消耗将发生变化。在涉及氯碱工艺的一个示例中，为了将流速维持在氯、碘、氟或其他还原产物的较低产量，盐水可能需要以更高的速率进行酸化。
65.在一些实施例中，点332可以对应于将感兴趣的产物的生产速率最大化的生产状态。在其中生产两种或更多种感兴趣的产物的实施例中，多状态电解池可以在不同生产状态中的每个生产状态中生产稍微不同的产物混合物。例如，如果电解质是具有多种活性物质的复杂溶液，并且多状态电解池在高电位差下工作，则多状态电解池可以产生包括特定百分比或相对量的每种产物的产物混合物。然而，当电位差较低时，与在较高电位差下生产的产物相比，多状态电解池可以生产不同的产物混合物或包括不同百分比或相对量的每种产物的产物混合物。在一些实施例中，当处理多化学电解质(诸如包括任意数量化合物的废水)时，可能不存在“最佳”状态。对于任何给定的电位差，池可以以取决于电位差的比率生产许多产物。
66.在图3中，生产曲线300上的点322表示空闲状态，在该空闲状态下不生产任何感兴趣产物，尽管多状态电解池在空闲状态下操作的工艺条件与多状态电解池在生产状态下操作的预定义的生产工艺条件相同。例如，温度、ph值、活性物质浓度、离子强度和头气压可以维持在与多状态电解池在生产状态324到332中的任何一种生产状态下操作时相同的预定义的范围内。如图3所示，当多状态电解池在空闲状态下(在点322处)操作时的电位差可以远低于e
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点(312)。在空闲状态下流经多状态电解池的电流在y轴上显示为电流值306。空闲状态下的相对应的电位差在x轴上显示为电位差310。
67.对于一些现有电解池，电解池生产感兴趣的产物的电流值和电压值的范围是有限的。对于这些现有电解池，随着电极之间的电位差减小，生产工艺条件发生变化。例如，图3中y轴上标记为304的电流值可以表示低于该电流则在现有电解池中电解池的离子梯度(有时称为充电层)被破坏并开始失效的电流。一旦充电层消失，可能会发生开始腐蚀电极的一连串的变化，这些一连串的变化包括电极上活性物质的聚集、电解质的ph值的变化、电解质溶液的渗透浓度的变化、还原电位的变化，以及化学活性的变化，从而对电池造成不可逆的损坏。最终，电解质中可能存在过多的活性物质，使得活性中间体可能开始逆转电流。在现有电解池中，最大电流限制和充电层被破坏的电流之间的关系可以取决于电解池的特定化学性质。例如，对于被配置为用于氯碱工艺的现有电解池，充电层被破坏的点处的电流可以
近似为最大电流限制的20％。对于具有其他化学性质的现有电解池，充电层被破坏的点处的电流可以大于或小于电解池的最大电流限制的20％。
68.然而，在本文所述的多状态电解池中，即使电极之间的电位差显著减小并且电流降至特定化学电解池中充电层被破坏的点以下，生产工艺条件(诸如温度、ph值、活性物质浓度、离子强度和头气压)也会被维持。结果是完全可削减且可调度的可逆过程，其中多状态电解池的电极之间的电位差可以快速地下降至不生产感兴趣的产物的空闲状态，以及快速地上升回到生产感兴趣的产物的状态。在一些实施例中，本文所述的多状态电解池可以在几分钟内从生产状态下降到空闲状态或从空闲状态上升到生产状态并且该循环可以在一天内重复多次，而不是像现有电解池那样花费数小时或数天。例如，用于氯碱生产的多状态电解池(诸如图4a和图4b以及下文所述所示的多状态电解池)可以在不到五分钟的时间内从最大生产状态下降到空闲状态，或在受制于超出电池极限的限制下进行单次sced运行。
69.生产曲线300可以表示可以受益于在生产状态之间移动或在生产状态和空闲状态之间移动时保持预定的一组生产工艺条件的能力的各种电化学工艺中的任何一种工艺的行为，这些电化学工艺包括但不限于：水溶液的电解、熔融盐的电解、电镀工艺或任何具有开启电压的电化学工艺。此类工艺的一个示例是氯碱工艺，氯碱工艺利用水溶液的电解来生产氯。平均而言，多状态电解池的电极之间近似3.2伏的电位差可以适合于氯碱工艺的感兴趣产物的商业生产，尽管这可能因特定电解池设计而异。平均而言，多状态电解池的电极之间近似1.36伏的电位差可以表示开启电压，低于该开启电压时停止生产氯，尽管这可能因特定电解池设计而异。在生产状态与3.2伏的电位差相关联并且开启电压为1.36伏的实施例中，近似1.29伏的电位差可以是与空闲状态相关联的目标电压。如下文更详细所述的，多状态电解池系统中的可变可控功率电路可以防止电位差下降至目标空闲状态电压以下，以避免诱发逆向电流、损坏多状态电解池，或使氯碱工艺的输入资源在重启生产时不适合生产感兴趣的产物。
70.在被配置为用于氯碱工艺的多状态电解池中，给料可以是盐水：水中的饱和氯化钠，其中氯化钠含量在23％到25％之间。在该示例中，电极材料可能仅在低ph值下稳定。另外，主要的感兴趣的产物是气态氯，气态氯在近似3ph值下稳定，如果ph值高于4，则会发生不希望的副反应。因此，可以通过滴加盐酸对给料进行酸化直到达到适当的摩尔浓度或质子活性来提供ph控制。氯碱工艺的其他输入物可能包括在水中含量为30％的氢氧化钠溶液。
71.氯碱工艺的附加输出是在水中含量为32％的氢氧化钠溶液。在一些实施例中，附加的2％氢氧化钠可以被提取并分离成50％氢氧化钠溶液和30％氢氧化钠，其中30％氢氧化钠被回收作为氯碱工艺的输入物。50％氢氧化钠溶液是增值化学品，其可以作为液体分配或进一步加工成固体的片状或碱液片剂形式的苛性钠。在一些实施例中，氯碱工艺生产的氯可以使用干燥器工艺进行后处理，并且也可在商业分配之前进行精制。氯碱工艺生产的氢气可以按原样使用、排放、燃烧或重新组合以生产盐酸或与其他给料组合用于商业分配。
72.为了将被配置为用于氯碱工艺的多状态电解池的操作状态从生产状态切换到空闲状态，跨电极的电位差可以以受控方式降低，使得在多状态电解池内维持生产工艺条件，
即使带电物质停止移动穿过离子导电通道。切换到空闲状态的第一步骤(在一些实施例中可以基本上并列地进行)是将跨电极的电位差从近似3.2伏的值降低到近似1.29伏的值，例如，并开始供给氮气(或任何惰性气体)进入多状态电解池，以清除电解池中的氯，从而保护电极。在一些实施例中，可以使用非线性的衰减模式(诸如大电容的对数函数)来降低电位差。在一些实施例中，可以将惰性气体(诸如氮气)注入离子导电通道的任一侧上的多状态电解池(例如，从下方)，从而添加补充气体，这些补充气体将清除氯，并且即使整个系统存在任何小泄漏，这些补充气体也将有助于保持头气体背压。例如，氮气可以以气泡的形式进入多状态电解池，这些气泡在系统中物理地行进，并向上冒泡至头空间气体。在此过程中，它们可以将氯从电解质中剥离出来，使得当电极之间的电位差达到与空闲状态相关联的电位差时，氯不再存在于电极中。在氮气(或其他惰性气体)清除的同时电位差显著降低的一个示例实施例中，完成这两个步骤可能需要约18秒。在一些实施例中，可以在开始降低跨电极的电位差之前启动氮气清除，使得当电位差开始下降时第一氮气气泡撞击充电板。在一些实施例中，可以使用另一种惰性气体(诸如氩或氪)来清除氯，而不是使用氮气来清除氯。
73.在被配置为用于氯碱工艺的多状态电解池中，当从生产状态移动到空闲状态时，要采取的附加措施可以包括调整可控背压泵或止回阀，以将头空间压力维持在与电解池在生产状态下操作时相同的压力范围内，以及添加新鲜酸(诸如盐酸)以将ph值维持在与电池在生产状态下操作时相同的范围内。对于被配置为用于氯碱工艺以外的工艺的多状态电解池，可以添加酸或碱，以将ph值维持在用于特定工艺的预定义的生产工艺条件内。
74.图4a至图4d是根据一些实施例的用于氯碱工艺的多状态电解池系统的选定元件的框图。在图4a中，多状态电解池系统400包括多状态电解池450、可变可控功率电路420和加热器电路430。如上文所述，当多状态电解池450处于生产状态时，其在预定义的一组生产工艺条件下操作，并生产氯、碱(诸如氢氧化钠)和氢。
75.多状态电解池450包括阴极424、阳极422和电解池450的阴极侧和阳极侧之间的离子通道412。在所示的示例中，离子通道412是膜，诸如表现出高阴离子截留率的塑料聚合物膜，正离子可以穿过该膜，而负离子不能穿过该膜。在其他实施例中，离子通道412可以是玻璃管或其他合适的元件或由其他类型的塑料或其他材料制成的膜，或者包括玻璃管或其他合适的元件或由其他类型的塑料或其他材料制成的膜。如图4a所示，多状态电解池450包括给料444，给料444包含用于生产感兴趣的产物(特别是盐水)的活性物质。
76.如图4a所示，多状态电解池450可以包括用于接收盐水402、盐酸404以及在一些实施例中的再循环盐水的输入管道436。在一些实施例中，可将先前酸化的盐水在输入管道436处引入多状态电解池中。多状态电解池450还可以包括输出管道438和输出管道440，电解池450生产的氯406作为氯碱工艺的产物通过输出管道438输出，由电解池450生产的氢408作为电化学工艺的产物通过输出管道440输出。多状态电解池450还可以包括用于将贫盐水426回收回输入管道436以作为电化学工艺的输入物的输出管道432。该回收回路可以包括处理元件425，回收盐水可以在输入管道436处被重新引入多状态电解池450之前在该处理元件425处被清洗、加热、冷却、浓缩、酸化或以其他方式处理。
77.在所示的实施例中，多状态电解池450包括输入管道442，碱410(诸如氢氧化钠或苛性钠)和回收碱428(诸如弱氢氧化钠或弱苛性钠)可以通过该输入管道442引入电解池。多状态电解池450还可以包括用于提供碱456(诸如苛性碱)作为电化学工艺的产物，并用于
将碱428(诸如弱苛性碱)回收回输入管道442作为电化学工艺的输入的输出管道434。该回收回路可以包括处理元件455，回收碱可以在输入管道442处被重新引入多状态电解池450之前在该处理元件455处被清洗、加热、冷却、浓缩、酸化或以其他方式处理。
78.如图4a所示，多状态电解池450可以包括用于在电解池的阳极侧接收惰性气体452(诸如氮气、氩气或氪气)的输入管道446和用于在电解池的阴极侧接收惰性气体454(诸如氮气、氩气或氪气)的输入管道448，以在多状态电解池450进入空闲状态或在空闲状态下操作时清除氯。多状态电解池450中的头气体显示为头气体414。输出管道438可以包括背压泵416以用于维持电解池的阳极侧的特定头气压。类似地，输出管道440可以包括背压泵418以用于维持电解池的阴极侧的特定头气压。
79.在图4a中，用于从输出管道432到输入管道436的贫盐水426的盐水再循环回路可以被配置为在将贫盐水重新引入多状态电解池450之前重新浓缩贫盐水。例如，贫盐水可以包括15％和20％之间的氯化钠，在输入管道436处被泵送回电解池之前可以将其重新浓缩回高达23％和25％之间的氯化钠，多余的水作为副产物或工艺分流出去(未显示)。
80.加热器电路430显示在回收盐水426的再循环管路上，在将回收盐水重新引入多状态电解池450之前，加热器电路430可以加热回收盐水。在该位置或在多状态电解池系统400中的另一个位置中，加热器电路430可以加热这些或其他输入源或加热多状态电解池450作为整体，以维持电解池的温度与预定义的一组生产工艺条件一致。在一些实施例中，多状态电解池系统400可以包括组合加热/冷却元件，或单独的加热和冷却元件，而不是单独的加热器电路。在一些实施例中，每个电解池可以有多于一个加热器电路或加热/冷却元件。例如，除了用于盐水426的再循环管路上的加热器电路430外，在电解池的另一侧(诸如碱428再循环管路上)还可能有辅助加热器电路或辅助加热/冷却元件。当加热器电路430提供电加热时，多状态电解池系统400中的其他加热/冷却元件可以提供其他类型的加热或冷却，以在生产状态之间移动或在生产状态和空闲状态之间移动时维持电解池温度与预定义的一组生产工艺条件一致。例如，生产提升的速度越快，生成的热量越多，这可能导致需要冷却以将温度维持在预定义范围内。在一些实施例中，加热器电路430或辅助加热器不需要耗能，而可以是蓄热器或包括蓄热器，诸如熔融盐蓄热器或另一个蓄能器。在一些实施例中，蓄热器可以通过太阳能存储或循环以维持多状态电解池450的温度的另一机构来泵送。在一些实施例中，控制信号435可以从本地或远程控制器(诸如本文所述的监测和控制子系统中的一者)提供给加热器电路430，以激活或停用加热器电路430的加热和冷却功能。
81.在所示的实施例中，可变可控功率电路420被配置为在不同时间处施加跨阴极424和阳极422的不同的电位差，从而将多状态电解池450置于不同的操作状态。在一些情况下，或在某些时间处，电位差的变化可以是由于从dc电源接收的电功率的变化，诸如当电功率由不可计划电源供应时。在一些实施例中，或在某些时间处，电位差的变化可以由可变可控功率电路420内的电路系统局部地控制，以控制电解池级的电压和电流。在其他实施例中，或在某些时间处，可以针对一组多状态电解池(诸如多状态电解池450的堆叠或机架)集体地控制电位差的变化。可变可控功率电路420可以包括任何合适的定制或商用可变可控电源，以操纵跨阴极424和阳极422的电位差，以影响多状态电解池450的操作状态的变化。
82.如上文所述，当多状态电解池450处于生产状态时，其在预定义的一组生产工艺条件下操作，并生产氯、碱和氢。当多状态电解池450在与第二、更低、非零电位差相关联的空
闲状态下操作时，不产生产物。例如，多状态电解池450可以被配置为在电极之间的电位差大于1.36伏或优选地为近似3.2伏时生产氯、碱和氢的生产状态下，以及在电极之间的电位差小于1.36伏或优选地为近似1.29伏时不产生这些产物的空闲状态下操作。然而，可在多状态电解池中维持预定义的一组生产工艺条件，不管电解池是在一种或多种生产状态中的任何一种生产状态下操作还是在空闲状态下操作。当电位差位于生产电压范围的上端时的感兴趣的产物的生产速率可以高于当电位差位于生产电压范围的下端时的生产速率。在一些实施例中，当生产速率较高时，氯碱工艺的输入资源消耗速率可以较高，当生产速率较低时，消耗速率可以较低。在一些实施例中，多状态电解池450可以取决于电解池操作的特定生产状态，以略微不同的量或相对比率生产氯、碱和氢。
83.图4b示出了根据一些实施例的用于氯碱工艺的多状态电解池系统455的选定元件。多状态电解池系统455可以包括图4a中所示的一个或多个元件，这些元件为了简化未在图4b中示出。图4b中所示的并且具有与图4a中所示的相对应的元件相同的附图标记的元件可以基本上类似。在图4b中，多状态电解池系统455包括多状态电解池458、清除元件460和存储罐478。在一些实施例中，多状态电解池系统455还可以包括可变可控功率电路(诸如图4a中所示的可变可控功率电路420)以及加热器电路(诸如图4a中所示的加热器电路430(图4b中未示出))。当多状态电解池458在与跨电极的第一非零电位差相关联的生产状态下操作时，该电解池可以在预定义的一组生产工艺条件下操作以生产氯、氢氧化钠和氢，如上所述。如图4b所示，在氯碱生产期间，当多状态电解池458在生产状态下操作时，显示为m
+
，476的阳离子可以穿过离子通道412。然而，当多状态电解池458在与第二、更低、非零电位差相关联的空闲状态下操作时，阳离子476的迁移可以完全停止或可以减少至不足以生产氯、氢氧化钠或氢的量。
84.如图4b所示，多状态电解池458的输出端口中的一个输出端口可以包括用于处理电解池458生产的氯的四通阀462。四通阀462在图4c中进一步示出并在下文中描述。如图4b所示，多状态电解池458的输出端口中的一个输出端口可以包括用于处理电解池458生产的氢的二通阀462。二通阀464在图4d中进一步示出并在下文中描述。在所示的实施例中，多状态电解池458包括用于在电解池的阳极侧上维持适当的头气压472的背压泵466，以及用于在电解池的阴极侧上维持适当的头气压474的背压泵468。
85.如图4b所示，多状态电解池系统455可以包括存储罐478，存储罐478通过输入管道446向电解池458的阴极侧供应惰性气体452，例如，氮气。在一些实施例中，存储罐478还将惰性气体452在电解池的阳极侧上的输入管道(诸如图4a所示(图4b中未示出)的输入管道448)处供应到电解池458。在所示的示例中，盐水再循环管路上的清除元件460的输入包括来自存储罐478的cl2+naoh(484)、贫盐水(426)和惰性气体(482)。清除元件460的输出包括惰性气体485。在其他实施例中，当多状态电解池458在空闲状态下操作时，清除元件460的其他输入(诸如除氮气以外的惰性气体)可以用于从多状态电解池系统455清除氯。例如，从空闲状态重启生产可以包括逐渐将跨电极的电位差提升回与生产状态相关联的电位差。在一些实施例中，可以通过向电解质中添加氯生产所需的中间体来加速回到生产状态，使得有效地瞬间回到有效状态，从而产生更快的响应时间。
86.图4c示出了根据一些实施例的四通阀462上的设置。在所示的示例中，设置包括生产设置488、恢复设置490、“洗涤尾矿”设置492和“关闭”设置494。将阀462设置为生产设置
488使得输出氯作为电解池生产的感兴趣的产物。将阀462设置为恢复设置490使得氯被路由到恢复压缩机(未显示)。将阀462设置为“洗涤尾矿”设置492使得阀处的输出气体流被路由到系统的另一个部件(未显示)以洗涤尾矿。为了洗涤尾矿，惰性气体可以通过输出气体冒泡到头空间，以将氯推出。最初，可以以输出气体中的目标生产浓度来输出氯。然而，在一些时刻处，氯的浓度会下降。一旦氯浓度达到某一点(诸如在90％氯和10％氯之间)，这可以表示可恢复量，并且输出气体可以被路由到恢复压缩机。恢复压缩机可以是氯压缩机，氯压缩机压缩气体混合物以使氯液化，但不使氮液化。在这种情况下，液氯是恢复产物。最终，输出气体中的氯浓度将下降至可恢复限制以下，此时可以通过例如，用水稀释或用氢氧化钠洗涤来中和。一旦输出气体中不存在氯，可以将阀462设置为“关闭”设置494。尽管图4c中示出了四通阀，但在其他实施例中，阀462可以具有更多、更少或不同的设置。例如，在一些实施例中，可以将输出气体中的所有输出气体路由到恢复压缩机，之后可以将不可冷凝材料路由到另一个元件以洗涤尾矿。在该示例中，恢复压缩机将输出可生产的氯和待洗涤的尾矿。
87.图4d示出了根据一些实施例的二通阀464上的设置。在所示的示例中，设置包括生产设置496和“关闭”设置498。将阀464设置为生产设置496使得输出氢以作为电解池生产的感兴趣的产物。一旦阀464处的输出气体中不存在氢，可以将阀464设置为“关闭”设置498。尽管图4d中示出了二通阀，但在其他实施例中，阀464可具有多于两个的设置，包括例如，将电解池生产的氢的至少一部分路由到系统中用于另一目的另一个部件的设置。在一些实施例中，具有与氯碱工艺中使用的化学反应相似或不同的化学反应的多状态电解池可以包括用于控制在不同时间和特定条件下的特定电化学工艺产物的路由和分配的阀，这些阀中的一些可以与图4c和图4d中所示的阀相似。
88.尽管图4a至图4d示出了被配置为用于氯碱工艺的多状态电解池和系统的示例实施例，但在其他实施例中，被配置为用于氯碱工艺的多状态电解池和系统可以包括比图4a至图4d所示的元件更多、更少或不同的元件，或者可以包括图4a至图4d中所示的元件中的任意一种元件，这些元件与图4a至图4d中所示的元件以不同方式进行组合。类似地，具有与氯碱工艺中使用的化学反应相似或不同的化学反应的多状态电解池可以包括图4a至图4d中所示的元件中的任意一种元件，这些元件与图4a至图4d中所示的元件以相同或不同方式进行组合。
89.在一些实施例中，多状态电解池可以包括双极膜，该双极膜提供多个离子导电通道，允许离子从源自电解池中间的水中的电解质溶液穿过多状态电解池的任一侧上的膜中各自的一个膜。在一个此类实施例中，由多状态电解池执行的电化学工艺可以涉及从电解质溶液中去除物质，并且感兴趣的产物可以为纯净水。一般地，被配置为用于电渗析工艺的多状态电解池可以生产经改性的给料或经纯化的给料以作为感兴趣的产物。
90.在典型的电化学设备中，可以组装大量的电解池，使得它们一起工作以生产大量感兴趣的产物。例如，电化学设备可以包括大的组件阵列，每个组件包括几个电解池。图5是示出根据一些实施例的包括三个多状态电解池的用于电化学工艺的电解池组件500的选定元件的框图。此类组件有时可以称为多状态电解池的“机架”或“堆叠”。多状态电解池中的每个多状态电解池包括各自的阴极(如502a至502c所示)、各自的膜(如504a至504c所示)和各自的阳极(如506a至506c所示)。在所示的实施例中，多状态电解池被配置为用于氯碱工
艺，每个电解池的宽度在1到5厘米的量级上，并且电解池组件500中的电解池之间有塑料非导电板分离器。在其他实施例中，多状态电解池的机架可以包括除三个以外的多个电解池。
91.在所示的实施例中，多状态电解池与使用一组管道从一个电解池流向下一个电解池的氯碱工艺的各种输入资源和产物并排放置。例如，电解池组件500包括盐水通过其进入电解池组件500的输入管道512、氢氧化钠528通过其进入电解池组件500的输入管道542、贫盐水通过其从一个电解池流向其相邻电解池的盐水管道516a和516b，以及弱苛性碱通过其从一个电解池流向其相邻电解池的苛性碱管道514a和514b。沿着苛性碱管道514a和514b可以添加氢氧化钠以维持生产工艺条件的其他位置分别显示为544a和544b。电解池组件500还包括输出管道518和输出管道522，输出管道518用于输出苛性碱520作为电解池组件500的集合电解池产物，输出管道522用于输出或回收贫盐水524。如526所示，氯化氢可以按需输入到电解池组件500中的第一电解池中以将第一电解池或电解池组件500作为整体的ph值维持在预定义的允许范围内，诸如为预定义的一组生产工艺条件所定义的范围内。沿着盐水管道516a和514b可以添加盐酸以维持生产工艺条件的其他位置分别显示为540a和540b。图5中未示出用于电解池组件500的多状态电解池生产的氯和氢的输出管道，该管道可以类似于图4a和图4b中的管道所示，但为了清楚起见，从图5中省略。在图5所示的实施例中，这些输出管道可以位于电解池组件500的顶侧。
92.如图5所示，电解池组件500可以包括用于将电解池组件500或其特定部分的温度维持在预定义的允许范围内的加热/冷却元件534。例如，加热/冷却元件534可以在不同时间处被配置为用于加热或冷却电解池组件500的输入资源，诸如用于加热或冷却单个电解池的盐水或用于加热或冷却整个机架的盐水。尽管图5中加热/冷却元件534示出为耦合到盐水管道516b，但一个或多个加热/冷却元件可以位于电解池组件500内的其他位置，或者位于加热/冷却元件534之外。例如，在一些实施例中，电解池组件500可以包括每个电解池的各自的加热/冷却元件。在其他实施例中，电解池组件500可以包括用于多个电解池的一个加热/冷却元件或用于电解池组件500中电解池的整个机架的加热/冷却元件。
93.在所示的示例中，电解池组件500包括再循环回路536，其中氮或氯可以用于清除操作，诸如本文所述的那些操作。电解池组件500还可以包括一个或多个存储罐538以提供用于清除操作的氮或氯。在实现氮气清除的实施例中，可以在电解池组件500的两侧引入氮气，使得可以同时清除整个电解池组件500，从而避免梯度或其他不良情况。图5还示出了电功率输出530和电功率输出532，它们中的每一个都耦合到电解池组件500操作的电化学设备中的功率电路系统(未示出)。在一些实施例中，电功率输出530和532耦合到的功率电路可以是可变可控功率电路或包括可变可控功率电路，诸如图2所示的可变可控功率电路218或图4所示的可变可控功率电路420。
94.尽管在图5中未明确示出，但电解池组件500的多状态电解池可以包括本文中以各种组合描述的多状态电解池中的任何一个多状态电解池的元件中的任一个或全部元件。在一些实施例中，电解池组件500中可以包括比图5所示的元件更多、更少或不同的元件，以维持各自的生产工艺条件。例如，电解池组件500的多状态电解池中的每个多状态电解池可以包括可用于在该电解池的所有生产状态和空闲状态下维持预定义的一组生产工艺条件的一个或多个监测和控制子系统以及校正元件。在电解池组件500中的多状态电解池具有适合于除氯碱工艺以外的电化学工艺的化学反应的实施例中，预定义的特定的一组生产工艺
条件和维持这些条件所需的系统元件可以取决于电解池组件500中的多状态电解池的化学反应。
95.在一些实施例中，出于某些目的，可以将多状态电解池的机架或堆叠(诸如图5所示的电解池组件500的三个多状态电解池)视为单个“宏池”。在所示的实施例中，宏池614包括三个多状态电解池。更具体地，宏池614包括显示为池606、608和610的三个多状态电解池。在其他实施例中，宏池614包括两个多状态电解池或多于三个多状态电解池。
96.如图6所示，三个多状态电解池606、608和610可以表示为可选择性地串联或并联配置的分别的电阻元件。在所示的示例中，宏池614包括开关604和612，用于选择性地串联或并联配置在宏池614内的三个电解池。当开关604和开关612闭合时，宏池614内的三个电解池被配置为并联的三个电阻元件。相反，当开关604和开关612断开时，宏池614内的三个电解池被配置为串联的三个电阻元件。
97.在一些实施例中，可以通过宏池614中或宏池614所驻留的电化学设备中的其他地方的实时监测和控制子系统，由数字信号集体或单独控制开关604和612。在一些实施例中，通过控制宏池614和附加的类似宏池中的一系列开关，可以在并联和串联配置之间切换不同的池集合。通过该方式，跨机架的电阻可以改变，这也可以改变宏池614中的每个宏池中各个电解池中跨电极的电位差。在一些实施例中，该方法可以用于在生产状态之间移动或在生产状态和空闲状态之间移动。在其他实施例中，可以实现用于改变宏池中的各个电解池中跨电极的电位差的其他方法。
98.在另一个示例中，多状态电解池可以被配置为使用熔融盐的电解来提取金属(诸如铝)作为感兴趣的产物。图7是示出根据一些实施例的用于高温铝生产工艺的多状态电解池系统700的选定元件的框图。
99.在所示的实施例中，多状态电解池系统700包括阴极710和阳极716。在一些实施例中，这些电极中的一个或两个电极可以由钢制成。多状态电解池系统700包括位于阴极侧的包含熔融电解质720的电解质罐722。在该示例中，熔融电解质720可以是冰晶石中的氧化铝或na3alf6或包括冰晶石中的氧化铝或na3alf6。多状态电解池系统700还包括位于阳极侧的含有电解质730的电解质罐732。在一些实施例中，电解质730可以是碘化钠、氯化钠或另一个卤化钠化合物，或包括碘化钠、氯化钠或另一个卤化钠化合物。
100.如图7所示，多状态电解池系统700可以包括盐桥714，盐桥714用作罐722中的电解质720和罐732中的电解质730之间的离子通道。多状态电解池系统700还可以包括可变可控功率电路740，可变可控功率电路740被配置为跨电极施加特定电势，以便在生产状态之间或在生产状态和空闲状态之间切换。当多状态电解池系统700在与跨电极的第一非零电位差相关联的生产状态下操作时，多状态电解池系统700可以在预定义的一组生产工艺条件下操作。例如，加热器电路724和734可以按需分别由控制信号726和736激活或停用，以当电解池在生产状态下操作时将多状态电解池系统700的温度维持在被定义为预定义的一组生产工艺条件的部分的温度范围内。在各种实施例中，加热器电路724和734中的一者或两者可以是组合加热/冷却元件或包括组合加热/冷却元件。在多状态电解池系统700(未示出)中可以存在用于维持预定义的一组生产工艺条件的其他校正元件，并且当电解池在生产状态下操作时，可以按需激活、停用或调整这些校正元件。当在生产状态下操作时，电解池生产熔融铝725(收集在罐722的底部)和水718以作为从多状态电解池系统700输出的感兴趣
的产物。
101.在所示的示例中，多状态电解池系统700包括输出端口735，通过该输出端口735可以将熔融铝725虹吸出以作为感兴趣的产物进行商业分配。生产熔融铝725的熔融盐电化学工艺也在罐722顶部附近产生熔融渣712。当多状态电解池系统700在与第二、更低、非零电位差相关联的空闲状态下操作时，不产生产物，尽管维持了预定义的生产工艺条件。例如，加热器电路724和734可以按需分别由控制信号726和736激活或停用，以当电解池在空闲状态下操作时将多状态电解池系统700的温度维持在被定义为预定义的一组生产工艺条件的部分的温度范围内。在多状态电解池系统700(未示出)中可以存在用于维持预定义的一组生产工艺条件的其他校正元件，并且当电解池在空闲状态下操作时，可以按需激活、停用或调整这些校正元件。
102.在各种实施例中，本文所述的多状态电解池中的任何或全部多状态电解池可以包括用于维持预定义的一组生产工艺条件的一个或多个实时监测和控制子系统。图8是示出了多状态电解池系统800的选定元件的框图，多状态电解池系统800包括多个实时监测和控制子系统，用于当这些系统中的多状态电解池在与跨电极的第一非零电位差或非零电位差的第一范围相关联的生产状态下操作时，以及当它们在与跨电极的第二非零电位差或非零电位差的第二范围相关联的不生产感兴趣的产物的空闲状态下操作时，维持预定义的一组生产工艺参数。
103.在所示的实施例中，多状态电解池系统800包括阳极820和阴极840。多状态电解池系统800还包括位于阳极侧的包含电解质834的电解质罐838和位于阴极侧的包含电解质836的电解质罐858。在一些实施例中，电解质罐838和电解质罐858可以分别表示离子通道的阳极侧和阴极侧上的单个罐的部分。如图8所示，多状态电解池系统800可以包括电解质834和836之间的一个或多个离子通道814、816或818。例如，离子通道814、816或818中的每一个可以是以任何组合形式的膜、盐桥、玻璃管或其他类型的离子导电通道，或包括以任何组合形式的膜、盐桥、玻璃管或其他类型的离子导电通道。
104.在所示实施例中，多状态电解池系统800包括用于输出由多状态电解池系统800执行的电化学工艺的产物的输出口802和808。多状态电解池系统800还包括用于回收由电化学工艺使用或生产的资源的输出口826和832，以及用于将回收的资源重新引入系统的输入口824和848。图8中还分别示出了电解质834和836顶部的头气体830a和830b。在一些实施例中，可以生产头气体830a作为电化学工艺的氧化部分的结果，并且可以生产头气体830b作为电化学工艺的相对应的还原部分的结果。
105.如图8所示，多状态电解池系统800可以包括可变可控功率电路850，可变可控功率电路850包括可变dc电源852、极化整流器854和功率电路控制器856，以用于在电解池处于特定生产状态或空闲状态时跨电极选择性地施加合适的电位差。例如，可以通过可变可控功率电路850跨电极施加与生产状态相关联的非零电位差，以在预定义的一组生产工艺条件下启动生产感兴趣的产物。在另一个示例中，可以通过可变可控功率电路850跨电极施加与空闲状态相关联的非零电位差，以在保持预定义的一组生产工艺条件的同时减少感兴趣的产物的生产。在一些实施例中，可变dc电源852和极化整流器854可以由功率电路控制器856控制以跨电极施加合适的电位差，以便在特定生产状态或空闲状态下启动多状态电解池系统800的操作。在一些实施例中，可变可控功率电路850能够对由电网(诸如图1所示的
电网130)提供的电功率或由不可计划电源(诸如图1所示的不可计划电源120)直接或间接地提供的电功率的可用性或价格的变化动态地反应。例如，可变可控功率电路850的功率电路控制器856能够使过量的功率被泄放或返回到电网，同时跨电极施加适合于生产一种或多种感兴趣的产物的电位差。相反，可变可控功率电路850的功率电路控制器856可以被配置为使用例如极化整流器854，来防止当由电网或不可计划电源提供的电功率下降到低于多状态电解池858的开启电压时跨电极的电位差一直掉落到零。
106.在图8所示的示例实施例中，输出口802和808包括用于维持预定义的一组生产工艺条件(诸如用于维持适当的头气体背压或用于ph平衡)的各自的监测和控制子系统806和810。在一些实施例中，监测和控制子系统806和810可以包括输出口内部的传感器或其他测量设备，驻留在输出口中的传感器或其他测量设备提供指示多装态电解池系统800内的当前状态的数据。在其他实施例中，监测和控制子系统806和810可以从多状态电解池系统800中的其他地方的各种传感器或其他测量设备接收指示系统内的当前状态的信息。
107.如果多状态电解池系统800中的状态与预定义的一组生产工艺条件不一致，则监测和控制子系统806和810可以激活附加的系统元件，以将系统置于或返回到预定义的一组生产工艺条件。例如，输出口802和808可以包括如果多状态电解池的阳极或阴极侧上的头气压低于头气压阈值则由各自的监测和控制子系统806或810激活的各自的背压泵804和810，以使多状态电解池返回到与预定义的一组生产工艺条件一致的值，诸如定义的头气压值的允许范围。
108.如图8所示，多状态电解池系统800可以包括在系统的阳极侧上的再循环管路(诸如再循环管线822)上的监测和控制子系统828，以用于通过活性物质浓缩、清除或其他方法来维持预定义的一组生产工艺条件。如果基于监测再循环管路822中的再循环资源，确定再循环资源的活性物质浓度或其他特性与预定义的一组生产工艺条件不一致，则监测和控制子系统828可以启动校正措施(诸如引入添加剂，稀释电解质溶液或清除不希望的元素)以使多状态电解池系统800返回到预定义的一组生产工艺条件。例如，监测和控制子系统828可以输出控制信号以激活清除元件(诸如图4b所示的460)以启动酸(诸如图4a和图4b所示的酸404)的添加，修改活性物质的输入量，或将或多或少的回收的资源引入系统。
109.在一些实施例中，多状态电解池系统800可以包括在系统的阴极侧上的再循环管路上的监测和控制子系统844，以用于控制或维持生产工艺条件，诸如温度、活性物质浓度、离子强度或ph值。例如，监测和控制子系统844可以从一个或多个温度传感器、ph值传感器或指示多状态电解池系统800中的状态的其他输入/输出设备接收测量数据。除了执行关于监测和控制子系统828描述的监测和控制功能中的任何一种或全部监测和控制功能之外，监测和控制子系统844可以激活一个或多个加热/冷却元件846以使输入资源、多状态电解池系统800的一部分，或多状态电解池系统800整体的温度返回到生产工艺条件规定的可允许范围内的值。
110.尽管特定的监测和控制子系统和校正元件显示在图8所示的多状态电解池系统800内的特定位置处，但在其他实施例中，更多、更少或不同的监测和控制子系统和校正元件可以以不同的组合出现，并且可以驻留在多状态电解池系统内的其他位置。在一些实施例中，单个集中式监测和控制子系统可以接收来自多个分布式传感器或测量设备的输入，并将控制信号输出到各种校正元件，以使电解池返回到预定义的一组生产工艺条件集合。
111.类似于图8所示和上述的实时监测和控制元件可以在其他多状态电解池系统中(包括但不限于图2、图4a、图4b、图7和图9所示的那些多状态电解池系统)实现，以当这些系统中的多装态电解池在与跨电极的第一非零电位差相关联的生产状态以及当它们在跨电极的第二非零电位差相关联的不生产感兴趣的产物的空闲状态下操作时，维持预定义的一组生产工艺条件集合。
112.可以使用本文所述的多状态电解池实现的另一种类型的电化学工艺是电镀工艺，例如镀银工艺。在一些实施例中，电镀工艺也可以受益于在生产状态之间移动或在生产状态和空闲状态之间移动时维持预定义的一组生产工艺条件的能力，如本文所述。电镀工艺可以使用与图3所示和上述的生产曲线稍有不同的生产曲线来描述。电镀工艺的示例生产曲线如图10所示，并在下文描述。
113.图9是根据一些实施例的用于电镀工艺的多状态电解池系统900的选定元件的框图。更具体地，多状态电解池系统900被配置为用于在多个目标914上电镀银。在所示的实施例中，多状态电解池系统900包括阳极910和耦合到泄放电路936的阴极912。多状态电解池系统900还包括包含氰化银溶液918的单个罐924。
114.如图9所示，多状态电解池系统900可以包括极化整流器926、可变可控dc电源928和开关934，以用于将可变可控dc电源选择性地耦合到电极以跨阳极和阴极施加特定电位差，如本文所述。跨电极施加的电位差可以对应于发生电镀的生产状态或不发生电镀的空闲状态。在一些实施例中，可以存在多于一个生产状态，其中电镀可以具有合理的质量。当多状态电解池系统900在生产状态下操作并且目标914被放低到氰化银溶液918中时，待电镀的目标在多状态电解池系统900中充当第三电极，并且启动电镀反应。
115.在所示的实施例中，多状态电解池系统900包括用于输出电镀工艺的产物(诸如氮气)的输出端口920。输出端口920可以包括实时监测和控制子系统922，以用于维持预定义的一组生产工艺条件，诸如由该工艺产生的头气体(在这种情况下显示为氮气916)上的压力、活性物质浓度、温度或其他条件。
116.图9还示出了用于将资源回收到多状态电解池系统900的再循环机构930。在一些实施例中，多状态电解池系统900可以包括用于控制或维持预定义的一组生产工艺条件(诸如压力、活性物质浓度、温度或其他条件)的实时监测和控制子系统932。
117.在一些实施例中，通过控制跨多状态电解池系统900的电极的电位差从生产状态移动到空闲状态的能力可以允许电镀操作的目标914在操作之前或操作之间被清洁或钝化，以在空闲状态下操作的同时在目标914上沉积多层银。例如，在沉积第一层之前，可以跨电极施加与空闲状态相关联的电位差。当电解池在空闲状态下操作时，目标可以被清洁。随后，可以跨电极施加与生产状态相关联的电位差。在该状态下，第一层可以被沉积在目标914上。在沉积第一层之后，可以再次跨电极施加与空闲状态相关联的电位差。当电解池在空闲状态下操作时，在再次跨电极施加与生产状态相关联的电位差以沉积第二层之前，目标可以被清洁或钝化，依此类推。
118.图10示出了根据一些实施例的使用多状态电解池的电镀工艺的生产曲线1000。更具体地，生产曲线1000将在多状态电解池中流动的电流(i)映射到多状态电解池的阳极和阴极之间的相对应的电位差(v)。沿着生产曲线上的特定点表示多状态电解池的各个状态。在图10中，当电极之间的电位差为零时，标记为1012的y轴的电流值可以表示负电流。标记
为1016的电压值可以表示与发生电镀但质量低的开启电压相对应的半电解池电位或e
1/2
。生产曲线1000上的点1018可以表示优质电镀的目标生产点。
119.在图10中，生产曲线1000上的点1014表示空闲状态，在该空闲状态下不生产任何感兴趣的产物并且不发生电镀，尽管多状态电解池在空闲状态下操作的工艺条件与多状态电解池在生产状态下操作的预定义的生产工艺条件相同。图10还示出了欠电位沉积区域1015和如1010所示的反向电流区域。
120.图11是示出根据一些实施例的用于使用多状态电解池控制电化学工艺的方法1100的选定元素的流程图。
121.在1102处，方法1100包括配置多状态电解池以在与多状态电解池生产感兴趣的产物的生产状态相关联的预定义的一组生产工艺条件下操作。例如，可以将包括但不限于电解质溶液的生产工艺输入引入多状态电解池，所述电解质溶液包括适合于生产的活性物质的浓度、或实现适合生产的ph值所需的各种添加剂。另外，可以激活一个或多个部件(诸如加热元件、冷却元件、背压泵或开关)，以使多状态电解池达到预定义的一组生产工艺条件。
122.在1104处，该方法包括配置可变可控功率电路以跨多态电解池的阳极和阴极施加与生产状态相关联的第一非零电位差。在一个示例中，操作员可以控制电功率源的选择或跨电极的电位差的提升。在另一个示例中，可以基于来自各种源的电功率源的可用性以及多状态电解池系统的当前状态来自动地控制电功率源的选择或跨电极的电位差的提升(这些源中的一些源可以是不可计划电源)。
123.在1106处，方法1100包括在预定义的一组生产工艺条件下开始生产感兴趣的产物。
124.在1108处，该方法包括在开始生产感兴趣的产物之后，配置可变可控功率电路以跨多状态电解池的阳极和阴极施加与空闲状态相关联的第二非零电位差，在空闲状态下在多状态电解池中维持预定义的一组生产工艺条件但不产生感兴趣的产物。在其中多状态电解池在生产状态下操作时生产多于一种感兴趣的产物的一些实施例中，在空闲状态下不生产感兴趣的产物。
125.在1110处，在多状态电解池置于空闲状态之后，方法1100包括配置可变可控功率电路以跨阳极和阴极施加第一非零电位差以重启感兴趣的产物的生产。在一些实施例中，1108和1110中所示的操作可以以交替方式重复任意次数以响应电功率的可用性或价格的变化或其他原因。
126.图12是示出了根据一些实施例的用于维持多状态电解池的一组生产工艺条件的方法1200的选定元素的流程图。在各种实施例中，图12所示的操作中的每个操作可以由多状态电解池的各个监测和控制子系统执行。在一些实施例中，图12所示的多个操作可以由单个监测和控制子系统执行，或者图12所示的操作中的全部操作可以是单个中央监测和控制子系统。
127.在1202处，方法1200包括配置多状态电解池以在预定义的一组生产工艺条件下操作，如上文参考图11所述。在1204处，该方法包括开始监测多状态电解池正在其中操作的状态。
128.如果在1206处确定多状态电解池不再在预定义的一组生产工艺条件下操作，则方法1200可以进行到1208。否则，方法1200可以返回到1206，直到或除非多状态电解池不再在
预定义的一组生产工艺条件下操作。
129.如果在1208处确定多状态电解池在预定义的允许温度范围(诸如定义为预定义的一组生产工艺条件的温度范围的一部分)之外操作，则该方法可以进行到1210。否则，该方法可以在1212处继续。
130.在1210处，方法1200包括激活加热元件或冷却元件以使多状态电解池或多状态电解池的部件的温度返回到预定义的允许温度范围。例如，在不同的实施例中，系统可以包括每个电解池或每个机架的各自的加热或冷却元件以加热或冷却电解池、电解池的输入物或靠近电解池的系统的元件。
131.如果在1212处确定多状态电解池以预定义的允许头气压范围(诸如定义为预定义的一组生产工艺条件的一部分的头气压范围)之外的头气压操作，则该方法可以进行到1214。否则，该方法可以在1216处继续。
132.在1214处，方法1200包括在多状态电解池的一部分中施加背压或减少背压的施加以使头气压返回到用于电解池的那部分的预定义的允许头气压范围。例如，该方法可以包括激活背压泵或转向阀以增加或减少电解池的受影响部分中的头气压。
133.如果在1216处确定多状态电解池以预定义的允许ph值范围(诸如定义为预定义的一组生产工艺条件的ph值范围的一部分)之外的ph值操作，则该方法可以进行到1218。否则，该方法可以在1220处继续。
134.在1218处，方法1200包括将酸或碱引入多状态电解池以使ph值返回到预定义的允许ph值范围。
135.如果在1220处确定多状态电解池以预定义的允许范围(诸如定义为预定义的一组生产工艺条件集合的范围的一部分)之外的电解质中活性物质的量或百分比操作，则该方法可以进行到1222。否则，该方法可以在1224处继续。
136.在1222处，方法1200包括启动电解质中活性物质的量或百分比的添加或减少以返回预定义的允许范围。例如，可以将新鲜或再循环的工艺资源或其他添加剂在输入管道或出入口处引入电解质中，或者可以将水或其他物质添加到电解质中以稀释活性物质的浓度。
137.如果在1224处确定多状态电解池被重新配置以在不同的预定义的一组生产工艺条件下操作，则方法1200可以包括返回到1206并重复显示为1208到1224的一个或多个操作，视情况而定。否则，方法1200可以返回1204并且适当地重复示出为1206至1224的操作中的一个或多个操作。应注意，预定义的一组生产工艺条件可以对状态指定图12所示的那些或本文讨论的之外的可接受的值或值范围。这些附加条件也可以被检测，并且可以在发现它们在预定义的生产工艺条件之外时触发纠正措施。
138.图13是根据一些实施例的用于多状态电解池系统的监测和控制子系统1300的选定元件的框图。例如，监测和控制子系统1300可以表示本文所述的监测和控制子系统中的多个监测和控制子系统中的任何一个监测和控制子系统，包括图8所示的监测和控制子系统806、810、828或844，图9所示的监测和控制子系统922或932，或与可变可控功率电路(诸如图8所示的功率电路控制器856)相关联的监测和控制子系统。在一些实施例中，监测和控制子系统1300可以是实时响应多状态电解池系统或其多状态电解池中任一个多状态电解池的状态变化并采取校正措施以使系统返回到预定义的一组生产工艺条件的实时监测和
控制子系统。在一些实施例中，监测和控制子系统1300可以被配置为控制多个可用电源中的一个可用源的选择，或控制跨多状态电解池的电极施加的电位差，以在生产一种或多种产物的特定生产状态下或不生产产物的空闲状态下启动电解池的操作。
139.如图13所示，监测和控制子系统1300可以包括一个或多个处理器1310和存储器1320，存储器1320包括可由处理器1310执行的数据1322和指令1324。监测和控制子系统1300还可以包括一个或多个输入/输出接口1330，监测和控制子系统1300可以通过该一个或多个输入/输出接口1330通信以与各种输入/输出设备1350交换数据、命令或控制信号以执行本文所述的方法。输入/输出设备可以包括例如各种传感器、键盘或其他用户输入设备、显示器、触摸设备、开关、致动器、加热或冷却元件、背压泵或提供输入的系统的任何其他机械或电气部件中的任一种，这些部件可以通过监测和控制子系统1300来控制以控制多状态电解池中的电化学生产工艺。监测和控制子系统1300还可以包括一个或多个网络接口1340，监测和控制子系统1300可以通过该一个或多个网络接口1330与网络1360中的各种远程设备1365通信以交换数据、命令或控制信号，以执行本文所述的方法。例如，在一些实施例中，输入或命令可以由来自远程系统(诸如位于设备本身外部的电化学设备的中央控制系统)的监测和控制子系统1300接收。处理器1310、存储器1320、输入/输出接口1330和网络接口1340可以通过互连1302彼此耦合。
140.在各种实施例中，可以由操作员、管理员或另一个用户使用键盘和鼠标或使用触摸设备(未示出)向监测和控制子系统1300提供输入。在一些实施例中，监测和控制子系统1300的操作中的至少一些操作可以是完全自动化的。在一些实施例中，监测和控制子系统1300的至少一些操作可以自动化，其中操作员或管理员可以在必要时(诸如出于安全原因或响应于多状态电解池系统中未预见的状态)选择超控自动化特征。
141.输入/输出接口1330可以表示例如，各种通信接口、图形界面、视频界面、用户输入接口和/或外围接口。在一些实施例中，操作员或管理员可以通过用户界面定义要在生产状态和空闲状态两者下维持的生产工艺条件，操作员或管理员可以选择跨多状态电解池的电极施加的电位差，以将多状态电解池置于特定的生产状态或置于空闲状态。在一些实施例中，监测和控制子系统1300可以被配置为通过输入/输出接口1330自动地接收来自各种传感器的指示多状态电解池的当前条件的数据，检测当前状态的变化或接收到的电功率的可用性的变化，并确定何时以及是否改变跨电极的电位差或激活校正元件以使电解池返回到预定义的一组生产工艺条件。例如，响应于确定应当改变跨电极的电位差以使电解池处于不同状态或应当激活校正元件以使电解池返回到预定义的一组生产工艺条件，监测和控制子系统1300可以被配置为将控制信号传输到背压泵、致动器、开关、加热或冷却元件或系统的任何其他机械或电气部件以影响所确定的变化。
142.互连1302可以表示在所选实施例中使用各种总线架构的各种合适类型的总线结构，例如，存储器总线、外围总线或本地总线。例如，此类体系结构可以包括但不限于微通道架构(mca)总线、工业标准架构(isa)总线、增强型isa(eisa)总线、外围组件互连(pci)总线、pci快捷总线、超传输(ht)总线和视频电子标准协会(vesa)本地总线。
143.在图13中，网络接口1340可以是可操作以用作监测和控制子系统1300与网络1360之间的接口的合适的系统、装置或设备。网络接口1340可以使监测和控制子系统1300能够在不同的实施例中使用合适的传输协议和/或标准(包括但不限于传输协议和/或标准)通
过网络通信。在一些实施例中，网络接口1340可以经由网络1360通信地耦合到各种远程设备1365。网络1360可以作为存储区域网络(san)、个人区域网络(pan)、局域网(lan)、大都市区网络(man)、广域网(wan)、无线区域网络(wlan)、虚拟私有网络(vpn)、内联网、互联网或促进信号、数据和/或消息(通常称为数据)的通信的其他适当的架构或系统实现，或者可以是上述的一部分。网络1360可以使用期望的存储和/或通信协议传输数据，存储和/或通信协议包括但不限于光纤信道、帧中继，异步传输模式(atm)、互联网协议(ip)、其他基于分组的协议、小型计算机系统接口(scsi)、互联网sci(iscsi)、串行连接的scsi(sas)，或利用scsi协议、高级技术附件(ata)，串行ata(sata)、高级技术附件分组接口(atapi)、串行存储架构(ssa)、集成驱动电子设备(ide)和/或其任何组合操作的另一种传输。网络1360和/或与之相关联的各种部件可以使用硬件、软件或其任何组合来实现。
144.如图13所描绘的，处理器1310可以包括可操作以解释和/或执行程序指令和/或处理数据的系统、设备或装置，并且可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)，或被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的其他数字或模拟电路。在一些实施例中，处理器1310可以解释和/或执行本地存储(例如，在存储器1320中)的程序指令和/或处理数据。在一些实施例中，处理器1310可以解释和/或执行远程存储(例如，在网络1360上的网络存储资源中，未示出)的程序指令和/或处理数据。
145.存储器1320可以包括可操作以保留和/或检索程序指令和/或数据达一段时间的系统、设备或装置(例如，计算机可读介质)。存储器1320可以包括随机存取存储器(ram)、电可擦除可编程读存储器(eeprom)、pcmcia卡，闪存存储器，磁存储、光磁存储、硬盘驱动器、软盘驱动器、cd
‑
rom或其他类型的旋转存储介质或固态存储介质，或在监测和控制子系统1300通电后保留数据的合适的易失性或非易失性存储器的选择或阵列。
146.在各种实施例中，监测和控制子系统1300的任何特定实例可以包括比图13所示的更多、更少或不同的部件，这适用于监测和控制子系统1300的实例正在操作的上下文。
147.以上公开的主题旨在被认为是说明性而不是限制性的，并且所附权利要求旨在覆盖落入本公开的真实精神和范围中的所有此类修改、加强以及其他实施例。因此，为了获得法律允许的最大范围，本公开的范围将由所附权利要求和它们的等同物所允许的最宽泛解释来确定，而且不应当受以上详细描述约束或限制。