双堆氧化还原液流电池的制作方法

双堆氧化还原液流电池
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年5月15日提交的标题为“double-stack redox flow battery”的美国临时申请号63/025,222的优先权。上列申请的全部内容特此以引用方式并入以用于所有目的。
技术领域
3.本说明书大体涉及用于氧化还原液流电池的方法和系统。
4.

背景技术：
和

技术实现要素：

5.氧化还原液流电池可由于以下原因而适用于电网规模存储应用：它们能够独立地缩放功率和容量，并且能够充电和放电超过数千次循环，与常规电池技术相比具有降低的性能损失。全铁混合氧化还原液流电池由于并入低成本的地球丰富材料而特别有吸引力。铁氧化还原液流电池(ifb)依靠铁、盐和水作为电解液，因此包括简单的地球丰富且廉价的材料，并且消除了刺激性化学物质的并入，从而减少ifb的环境足迹。
6.然而，本文的发明人已经认识到，当需要多于一个ifb以满足能量需求时，多ifb系统可由于一组部件的多重性而变得越来越昂贵，其中每个ifb中都需要包括这组部件。例如，每个ifb可包括两个压力板/ifb，这可导致多ifb系统的重量随着ifb数量的增加而变得沉重。此外，特定于ifb构型的硬件的昂贵制造可进一步增加总成本和重量。
7.在一个示例中，上述问题可通过包括一组压力板的氧化还原液流电池系统来解决。所述一组压力板包括位于所述氧化还原液流电池系统的第一终端处的第一压力板和位于所述氧化还原液流电池系统的第二终端处的第二压力板，所述第二终端沿着所述氧化还原液流电池系统的纵轴与所述第一终端相反；所述氧化还原液流电池系统还包括：子堆隔离板，所述子堆隔离板布置在所述第一压力板与所述第二压力板之间，并且沿着所述纵轴与所述一组压力板对齐；第一电芯堆，所述第一电芯堆定位在所述第一压力板与所述子堆隔离板之间；以及第二电芯堆，所述第二电芯堆定位在所述第二压力板与所述子堆隔离板之间。这样，铁氧化还原液流电池(ifb)系统可维持紧凑性和高效性，而不增加成本和重量。
8.应当理解，提供以上发明内容以便以简化形式引入具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求独特限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开中任何部分所指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
9.图1示出示例性氧化还原液流电池系统的示意图，所述系统包括具有电极和膜隔离件的电池电芯。
10.图2示出双堆氧化还原液流电池系统的透视图。
11.图3示出图2的双堆氧化还原液流电池系统的分解视图。
12.图4示出适配有压缩组件的氧化还原液流电池的剖面图。
13.图5示出双堆氧化还原液流电池系统的前视图。
14.图6示出双堆氧化还原液流电池系统的第一侧视图，其指示电解液流动路径。
15.图7示出双堆氧化还原液流电池系统的第二侧视图，其指示集流体的位置。
16.图8示出多于一个双堆氧化还原液流电池的堆叠构型。
17.图9示出图8的一部分的详细视图。
18.图2至图9大致按比例示出，然而，可根据需要使用其他尺寸。
具体实施方式
19.以下描述涉及用于制造具有降低的存储成本的氧化还原液流电池的系统和方法。氧化还原液流电池在图1中的示意图中被示出为具有集成多室罐，所述集成多室罐具有单独的正极电解液室和负极电解液室。在一些示例中，氧化还原液流电池可以是利用ifb的负极和正极两者处的铁氧化还原化学的全铁液流电池(ifb)。电解液室可耦接到一个或多个电池电芯，每个电芯包括负极和正极。为了在并入多于一个ifb时降低ifb系统的成本和重量，ifb可配置有多于一个电芯堆，如图2在ifb的第一实施方案中所示。图3中的分解视图描绘ifb的第一实施方案。一个或多个电池电芯可沿着公共轴堆叠以形成可夹置在压力板之间并且由压缩组件压缩的电芯堆，如图4中的ifb的第二实施方案的剖面图所示。ifb的第一实施方案可以是双堆ifb，所述双堆ifb具有将第一电芯堆与第二电芯堆隔开的子堆隔离板。电解液可通过压力板中的至少一个中的多个入口和出口流入和流出双堆ifb，如图5中的双堆ifb的前视图所示。图6中的ifb的侧视图描绘穿过双堆ifb的每个电芯堆的电解液流动路径，并且图7中示出集流体在双堆ifb中的定位。双堆ifb可被配置为可堆叠的，如图8和图9所示，从而进一步减少整个ifb系统的足迹。
20.图2至图9示出具有各种部件的相对定位的示例性构型。至少在一个示例中，如果被示出为直接接触彼此或直接连接，那么这些元件可分别称为是直接接触或直接连接的。类似地，至少在一个示例中，被示出为与彼此相连或相邻的元件可分别地是彼此相连或相邻的。作为一个示例，铺设成彼此共面接触的部件可称为是共面接触的。作为另一示例，在至少一个示例中，定位成彼此隔开、使得其间仅存在一定空间且无其他部件的元件可称为是这样的。作为又一示例，被示出为在彼此的上方/下方的、在彼此的相反侧的、或在彼此的左侧/右侧的元件可称为是相对于彼此这样的。此外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶点可称为部件的“顶部”，而最底部元件或元件的最底点可称为部件的“底部”。如本文所使用，顶部/底部、上/下、上方/下方可以是相对于附图的纵轴的，并且用于描述附图的元件相对于彼此的定位。如此，在一个示例中，被示出为在其他元件上方的元件在竖直方向上定位在其他元件上方。作为又一示例，附图中描绘的元件的形状可称为具有那些形状(例如，诸如是圆形的、笔直的、平面的、弯曲的、浑圆的、倒角的、成角度的等)。此外，在至少一个示例中，被示出为彼此相交的元件可称为相交元件或彼此相交。更进一步，在一个示例中，被示出为在另一个元件内的元件或被示出为在另一个元件外的元件可称为是这样的。
21.混合氧化还原液流电池是特征在于将电活性材料中的一种或多种作为固体层沉积在电极上的氧化还原液流电池。混合氧化还原液流电池可例如包括化学物质，在整个电池充电过程中，化学物质通过电化学反应作为固体镀覆在基板上。在电池放电期间，镀覆的
物质可通过电化学反应电离，从而变得可溶于电解液。在混合电池系统中，氧化还原电池的充电容量(例如，所存储能量的最大量)可受在电池充电期间镀覆的金属的量限制，并且可相应地取决于镀覆系统的效率以及可用容积和可供用于镀覆的表面积。
22.如图1所示，在氧化还原液流电池系统10中，负极26可称为镀覆电极，并且正极28可称为氧化还原电极。第一电池电芯18的镀覆侧(例如，负极隔室20)内的负极电解液可称为镀覆电解液，并且第一电池电芯18的氧化还原侧(例如，正极隔室22)上的正极电解液可称为氧化还原电解液。
23.阳极是指其中电活性材料失去电子的电极，并且阴极是指其中电活性材料获得电子的电极。在电池充电期间，在负极26处，正极电解液得到电子；因此，负极26是电化学反应的阴极。在放电期间，正极电解液失去电子；因此，负极26是反应的阳极。替代地，在放电期间，负极电解液和负极可分别称为电化学反应的阳极液和阳极，而正极电解液和正极可分别称为电化学反应的阴极液和阴极。在充电期间，负极电解液和负极可分别称为电化学反应的阴极液和阴极，而正极电解液和正极可分别称为电化学反应的阳极液和阳极。为简单起见，术语正极和负极在本文中用于指代氧化还原电池液流系统中的电极、电解液和电极隔室。
24.混合氧化还原液流电池的一个示例是全铁氧化还原液流电池(ifb)，其中电解液包含呈铁盐(例如，fecl2、fecl3等)形式的铁离子，其中负极包含金属铁。例如，在负极26处，在电池充电期间，亚铁离子fe
2+
接收两个电子并作为铁金属镀覆到负极26上，而在电池放电期间，铁金属fe0失去两个电子并重新溶解为fe
2+
。在正极处，在充电期间中，fe
2+
失去一个电子以形成三价铁离子fe
3+
，而在放电期间，fe
3+
得到一个电子以形成fe
2+
。电化学反应汇总在公式(1)和(2)中，其中正向反应(从左到右)指示电池充电期间的电化学反应，而反向反应(从右到左)指示电池放电期间的电化学反应：
[0025][0026][0027]
如上所讨论，ifb中使用的负极电解液可提供足量的fe
2+
，使得在充电期间，fe
2+
可接受来自负极的两个电子以形成fe0并且镀覆到基板上。在放电期间，镀覆的fe0然后可失去两个电子，从而电离成fe
2+
，并且可溶解回电解液中。上述反应的平衡电势为-0.44v，因此，此反应提供所期望系统的负极端子。在ifb的正极侧，电解液可提供fe
2+
，在充电期间，fe
2+
失去一个电子并氧化成fe
3+
。在放电期间，电解液提供的fe
3+
通过吸收电极提供的电子而变成fe
2+
。此反应的平衡电势为+0.77v，产生所期望系统的正极端子。
[0028]
与利用非再生电解液的其他电池类型相比，ifb提供对其电解液进行充电和再充电的能力。充电通过借助端子40和42跨电极施加电流来实现。负极26可通过端子40耦接到电压源的负极侧，使得可通过正极将电子递送到负极电解液(例如，当正极隔室22中的正极电解液中的fe
2+
氧化成fe
3+
时)。提供给负极26(例如，镀覆电极)的电子可还原负极电解液中的fe2+以在镀覆基板处形成fe0，从而使其镀覆到负极26上。
[0029]
在fe0保持可供负极电解液进行氧化时并且在fe
3+
保持可供正极电解液进行还原时，放电可持续进行。作为一个示例，可通过以下方式维持fe
3+
可用率：经由外部源(诸如，外部正极电解液槽52)增加第一电池电芯18的正极隔室22侧的正极电解液的浓度或容积以提
供另外的fe
3+
离子。更常见的是，放电期间fe0的可用率可能是ifb系统中的问题，在所述系统中，可供用于放电的fe0可与负极基板的表面积和容积以及镀覆效率成正比。充电容量可取决于负极隔室20中的fe
2+
的可用率。作为一个示例，可通过以下方式维持fe
2+
的可用率：经由外部源(诸如，外部负极电解液室50)提供另外的fe
2+
离子，以增加第一电池电芯18的负极隔室20侧的负极电解液的浓度或容积。
[0030]
在ifb中，正极电解液包含亚铁离子、三价铁离子、三价铁络合物或它们的任何组合，而负极电解液包含亚铁离子或亚铁络合物，这取决于ifb系统的充电状态。如前所述，在负极电解液和正极电解液两者中利用铁离子允许在电池电芯的两侧上使用相同的电解物质，这可减少电解液交叉污染并且可提高ifb系统的效率，从而使电解液更换与其他氧化还原液流电池系统相比更少。
[0031]
ifb中的效率损失可能是由于电解液渗透(crossover)隔离件24(例如，离子交换膜屏障、微孔膜等)导致的。例如，正极电解液中的三价铁离子可通过三价铁离子浓度梯度和跨隔离件的电泳力而被驱动朝向负极电解液。随后，三价铁离子穿透膜屏障并渗透至负极隔室20可导致库仑效率损失。三价铁离子从低ph氧化还原侧(例如，酸性较强的正极隔室22)渗透至高ph镀覆侧(例如，酸性较弱的负极隔室20)可导致fe(oh)3的沉淀。fe(oh)3的沉淀会使隔离件24劣化并且导致永久性电池性能和效率损失。例如，fe(oh)3沉淀物会化学污染离子交换膜的有机官能团或物理堵塞离子交换膜的小微孔。在任一种情况下，由于fe(oh)3沉淀，膜欧姆电阻会随着时间推移而升高，并且电池性能会下降。沉淀物可通过用酸清洗电池来去除，但持续的维护和停机时间对于商业电池应用可能是不利的。此外，清洗可取决于电解液的定期制备，这导致另外的处理成本和复杂性。替代地，响应于电解液ph变化而向正极电解液和负极电解液添加特定的有机酸可减轻电池充电和放电循环期间的沉淀物形成，而不抬高总体成本。另外，实施抑制三价铁离子渗透的膜屏障也可减轻污染。
[0032]
另外的库仑效率损失可能是由于h
+
(例如，质子)的还原和随后的h2(例如，氢气)的形成以及负极隔室20中的质子与在镀覆铁金属电极处提供的电子进行以形成氢气的反应引起的。
[0033]
ifb电解液(例如，fecl2、fecl3、feso4、fe2(so4)3等)可容易获得并且可以低成本生产。ifb电解液提供更高的回收价值，因为相同的电解液可用于负极电解液和正极电解液，所以与其他系统相比减少了交叉污染问题。此外，由于其电子构型，铁在其镀覆在负极基板上期间可凝固成大体均匀的固体结构。对于混合氧化还原电池中常用的锌和其他金属，在镀覆期间可形成固体枝晶结构。与其他氧化还原液流电池相比，ifb系统的稳定电极形态可提高电池的效率。更进一步，与其他氧化还原液流电池电解液相比，铁氧化还原液流电池减少了有毒原材料的使用并且可在相对中性的ph下操作。因此，与生产的所有其他目前先进氧化还原液流电池系统相比，ifb系统减少了环境危害。
[0034]
继续图1，示出氧化还原液流电池系统10的示意图。氧化还原液流电池系统10可包括第一氧化还原液流电池电芯18，其流体连接到多室电解液储罐110。第一氧化还原液流电池大体可包括负极隔室20、隔离件24和正极隔室22。隔离件24可包括电绝缘离子传导屏障，其防止正极电解液和负极电解液的整体混合，同时允许特定离子从中传导穿过。例如，隔离件24可包括离子交换膜和/或微孔膜。
[0035]
负极隔室20可包括负极26，并且负极电解液可至少部分地由电活性材料形成。正
极隔室22可包括正极28，并且正极电解液可包括电活性材料。在一些示例中，多个氧化还原液流电池电芯18可串联或并联结合以在氧化还原液流电池系统中产生更高的电压或电流。例如，在一些示例中，氧化还原液流电池系统10可包括两个电芯堆，如图2至图9所示，其中每个电芯堆由多个电池电芯形成。作为一个示例，氧化还原液流电池系统10在图1中被描绘为具有第一电池电芯18以及与第一电池电芯18类似地配置的第二电池电芯19。因此，本文针对第一电池电芯18描述的所有部件和过程类似地可见于第二电池电芯19中。
[0036]
第一电池电芯18可包括在第一电芯堆中，并且第二电池电芯19可包括在第二电芯堆中。第一电芯和第二电芯可流体耦接到彼此或不流体耦接到彼此，但各自流体耦接到电解液储罐110和再平衡反应器80、82。例如，第一电池电芯18和第二电池电芯19中的每一个可通过分支到第一电池电芯18和第二电池电芯19中的每一个的公共通道连接到负极电解液泵30和正极电解液泵32，如图1所示。类似地，电池电芯各自可具有合并到将电池电芯耦接到再平衡反应器80、82的公共通道中的通道。
[0037]
图1中进一步示出负极电解液泵30和正极电解液泵32，两者都用于将电解质溶液泵送通过液流电池系统10。电解液储存在电芯外部的一个或多个罐中，并通过负极电解液泵30和正极电解液泵32分别泵送通过电池的负极隔室20侧和正极隔室22侧。
[0038]
氧化还原液流电池系统10还可包括第一双极板36和第二双极板38，它们各自分别沿着负极26和正极28的面向后的一侧(例如，与面向隔离件24的一侧相反)定位。第一双极板36可与负极26接触，并且第二双极板38可与正极28接触。然而，在其他示例中，双极板可布置成接近相应电极隔室内的电极但与电极间隔开。由于双极板36、38的材料的导电性质，ifb电解液可由第一双极板36和第二双极板38运输到负极26和正极28处的反应区域。负极电解液泵30和正极电解液泵32还可辅助电解液流动，从而有利于穿过第一氧化还原液流电池电芯18的强制对流。通过强制对流与第一双极板36和第二双极板38的存在的结合，反应的电化学物质还可被引导远离反应区域。
[0039]
如图1所示，第一氧化还原液流电池电芯18还可包括负极电池端子40和正极电池端子42。当对电池端子40和42施加充电电流时，在正极28处，正极电解液被氧化(失去一个或多个电子)，并且在负极26处，负极电解液被还原(得到一个或多个电子)。在电池放电期间，电极上发生反向氧化还原反应。换句话讲，在正极28处，正极电解液被还原(得到一个或多个电子)，并且在负极26处，负极电解液被氧化(失去一个或多个电子)。正极隔室22和负极隔室20中的电化学氧化还原反应维持电池两端的电势差，并且电势差可在反应持续进行的同时诱导电流通过集流体。氧化还原电池存储的能量的量受电解液中可供用于放电的电活性材料的量限制，这取决于电解液的总容积和电活性材料的溶解度。
[0040]
液流电池系统10还可包括集成多室电解液储罐110。多室储罐110可由隔壁98分隔。隔壁98可在储罐内产生多个室，使得正极电解液和负极电解液两者可包括在单个罐内。负极电解液室50容纳包含电活性材料的负极电解液，并且正极电解液室52容纳包括电活性材料的正极电解液。隔壁98可定位在多室储罐110内以产生负极电解液室50与正极电解液室52之间的期望容积比。在一个示例中，隔壁98可定位来根据负极氧化还原反应与正极氧化还原反应之间的化学计量比设置负极电解液室与正极电解液室的容积比。此图还示出储罐110的填充高度112，所述填充高度可指示每个罐隔室中的液位。此图还示出位于负极电解液室50的填充高度112上方的气体顶部空间90，以及位于正极电解液室52的填充高度112
上方的气体顶部空间92。气体顶部空间92可用于储存氢气，氢气通过氧化还原液流电池的操作(例如，由于质子还原和腐蚀副反应)产生并且随着从第一氧化还原液流电池电芯18返回的电解液一起输送到多室储罐110。氢气可在多室储罐110内的气-液界面(例如，填充高度112)处自然地分离，从而排除具有另外的气液分离器作为氧化还原液流电池系统的一部分。一旦与电解液分离，氢气就可填充气体顶部空间90和92。因此，储存的氢气可帮助从多室储罐110清除其他气体，从而充当用于减少电解液物质的氧化(这可帮助减少氧化还原液流电池容量损失)的惰性气体覆盖层。这样，利用集成多室储罐110可放弃具有常规氧化还原液流电池系统常见的单独的正极电解液储罐和负极电解液储罐、储氢罐和气液分离器，从而简化系统设计，减小系统的物理占用空间，并且降低系统成本。
[0041]
图1还示出溢出孔96，所述溢出孔在隔壁98中在气体顶部空间90与92之间形成开口，并且提供使两个室之间的气体压力平衡的方式。溢出孔96可定位在填充高度112上方的阈值高度。溢出孔还实现在电池渗透的情况下使正极和负极电解液室中的每一个中的电解液自平衡的能力。在全铁氧化还原液流电池系统的情况下，在负极隔室20和正极隔室22两者中使用相同的电解液(fe2+)，因此负极隔室50与正极隔室52之间的电解液溢出会降低整体系统效率，但可维持总体电解液组成、电池模块性能和电池模块容量。凸缘配件可用于进出多室储罐110的入口和出口的所有管道连接，以维持持续加压状态而没有泄漏。多室储罐110可包括来自负极和正极电解液室中的每一个的至少一个出口，以及通向负极和正极电解液室中的每一个的至少一个入口。此外，可从气体顶部空间90和92提供一个或多个出口连接，以用于将氢气引导至再平衡反应器80和82。
[0042]
尽管图1未示出，但集成多室电解液储罐110还可包括一个或多个加热器，所述加热器热耦接到负极电解液室50和正极电解液室52中的每一个。在替代示例中，仅负极和正极电解液室中的一个可包括一个或多个加热器。在仅正极电解液室52包括一个或多个加热器的情况下，负极电解液可通过将在功率模块的电池电芯处产生的热量传输到负极电解液来加热。这样，功率模块的电池电芯可加热负极电解液并且有利于对负极电解液进行温度调节。一个或多个加热器可由控制器88致动以独立地或一起地调节负极电解液室50和正极电解液室52的温度。例如，响应于电解液温度下降到低于阈值温度，控制器88可增加供应给一个或多个加热器的功率，使得增加到电解液的热通量。电解液温度可由安装在多室电解液储罐110处的一个或多个温度传感器(包括传感器60和62)指示。作为示例，一个或多个加热器可包括浸没在电解液中的盘管式加热器或其他浸没式加热器，或通过负极和正极电解液室的壁传导地传递热量以加热其中的流体的表面罩式加热器。在不脱离本公开的范围的情况下，可采用其他已知类型的罐加热器。此外，控制器88可响应于液位下降到低于固体填充阈值水平而停用负极电解液室50和正极电解液室52中的一个或多个加热器。换句话讲，控制器88可仅响应于液位上升到高于固体填充阈值水平而启用负极电解液室50和正极电解液室52中的一个或多个加热器。这样，可避免在正极和/或负极电解液室中没有足够液体的情况下启用一个或多个加热器，从而降低加热器过热或烧坏的风险。
[0043]
更进一步，可从现场水化系统(未示出)到负极和正极电解液室50、52中的每一个提供一个或多个入口连接。这样，现场水化系统可有利于调试氧化还原液流电池系统，包括在最终使用位置处对系统进行安装、填充和水化。此外，在于最终使用位置处调试氧化还原液流电池系统之前，可在与最终使用位置不同的电池制造设施处对氧化还原液流电池系统
进行干组装而不对系统进行填充和水化，之后将系统递送到最终使用位置。在一个示例中，最终使用位置可对应于其中将安装氧化还原液流电池系统10并且利用其进行现场能量存储的位置。换句话讲，预期一旦在最终使用位置处安装并水合，氧化还原液流电池系统10的位置就变成固定的，并且氧化还原液流电池系统10不再被视为便携的干燥系统。因此，从氧化还原液流电池系统最终用户的角度来看，可现场递送干燥的便携的氧化还原液流电池系统10，之后可对氧化还原液流电池系统10进行安装、水合和调试。在水合之前，氧化还原液流电池系统10可称为干燥的便携系统，氧化还原液流电池系统10不含或没有水和湿电解液。一旦水化，氧化还原液流电池系统10就可称为湿式非便携系统，氧化还原液流电池系统10包括湿电解液。
[0044]
图1还示出：通常存储在多室储罐110中的电解质溶液通过负极电解液泵30和正极电解液泵32泵送遍及整个液流电池系统10。存储在负极电解液室50中的电解液通过负极电解液泵30泵送通过负极隔室20侧，并且存储在正极电解液室52中的电解液通过正极电解液泵32泵送通过电池的正极隔室22侧。
[0045]
在氧化还原液流电池系统10中，两个电解液再平衡反应器80和82可分别与第一电池电芯18的负极侧和正极侧处的电解液的再循环流动路径串联或并联连接。一个或多个再平衡反应器可与在电池的负极侧和正极侧处的电解液的再循环流动路径串联连接，并且其他再平衡反应器可并联连接，用于冗余(例如，可在不中断电池和再平衡操作的情况下维修再平衡反应器)和增加的再平衡能力。在一个示例中，电解液再平衡反应器80和82可分别放置在从正极隔室20和负极隔室22到正极电解液室50和负极电解液室52的返回流动路径中。电解液再平衡反应器80和82可用来使氧化还原液流电池系统中由于如本文所述的副反应、离子渗透等而发生的电解液电荷不平衡再平衡。在一个示例中，电解液再平衡反应器80和82可包括滴流床反应器，其中氢气和电解液在填充床中的催化剂表面处接触以用于进行电解液再平衡反应。在其他示例中，再平衡反应器80和82可包括流通型反应器，所述流通型反应器能够使氢气和电解液液体接触并且在没有填充催化剂床的情况下进行再平衡反应。
[0046]
在氧化还原液流电池系统10的操作期间，传感器和探针可监测和控制电解液的化学性质，诸如电解液ph、浓度、充电状态等。例如，如图1所示，传感器62和60可定位来分别监测正极电解液室52和负极电解液室50处的正极电解液和负极电解液状况。在另一示例中，传感器62和60各自可包括一个或多个电解液液位传感器以分别指示正极电解液室52和负极电解液室50中的电解液液位。作为另一示例，图1还示出的传感器72和70可分别监测正极隔室22和负极隔室20处的正极电解液和负极电解液状况。传感器72、70可以是ph探针、光学探针、压力传感器、电压传感器等。传感器可遍及氧化还原液流电池系统10定位在其他位置处以监测电解液化学性质和其他性质。
[0047]
例如，传感器可定位在外部酸罐(未示出)中以监测外部酸罐的酸体积或ph，其中来自外部酸罐的酸通过外部泵(未示出)供应到氧化还原液流电池系统10以便减少电解液中的沉淀物形成。可安装另外的外部罐和传感器以用于向氧化还原液流电池系统10供应其他添加剂。例如，包括现场水化系统的温度、导电率和液位传感器的各种传感器可将信号输出到控制器88。此外，控制器88可在氧化还原液流电池系统10的水化期间向现场水化系统的致动器(诸如，阀和泵)发送信号。作为一个示例，传感器信息可输出到控制器88，所述控制器继而可致动泵30和32以控制穿过第一电池电芯18的电解液流动或执行其他控制功能。
这样，控制器88可对传感器和探针中的一个或它们的组合作出响应。
[0048]
氧化还原液流电池系统10还可包括氢气源。在一个示例中，氢气源可包括单独的专用氢气储罐。在图1的示例中，氢气可存储在集成多室电解液储罐110中并从其供应。集成多室电解液储罐110可向正极电解液室52和负极电解液室50供应另外的氢气。集成多室电解液储罐110可交替地向电解液再平衡反应器80和82的入口供应另外的氢气。作为一个示例，质量流量计或其他流量控制装置(其可由控制器88控制)可调节来自集成多室电解液储罐110的氢气的流量。集成多室电解液储罐110可补充氧化还原液流电池系统10中产生的氢气。例如，当在氧化还原液流电池系统10中检测到气体泄漏时或当在低氢分压下还原反应速率太低时，可从集成多室电解液储罐110供应氢气以便使正极电解液和负极电解液中的电活性物质的电荷状态再平衡。作为一个示例，控制器88可响应于电解液或电活性物质的测量ph变化或响应于测量电荷状态变化而从集成多室电解液储罐110供应氢气。
[0049]
例如，负极电解液室50或负极隔室20的ph升高可指示氢从氧化还原液流电池系统10泄漏和/或在可用氢分压下反应速率太慢，并且响应于ph升高，控制器88可增加从集成多室电解液储罐110到氧化还原液流电池系统10的氢气供应。作为另一示例，控制器88可响应于ph变化而从集成多室电解液储罐110供应氢气，其中ph升高到超过第一阈值ph或下降到超过第二阈值ph。在ifb的情况下，控制器88可供应另外的氢以提高三价铁离子的还原速率和质子的产生速率，从而降低正极电解液的ph。此外，可通过从正极电解液渗透至负极电解液的三价铁离子的氢还原，或通过在正极侧产生的质子由于质子浓度梯度和电泳力而渗透至负极电解液，来降低负极电解液ph。这样，可将负极电解液的ph维持在稳定区域内，同时降低(从正极隔室渗透的)三价铁离子沉淀为fe(oh)3的风险。
[0050]
可实施用于响应于由其他传感器(诸如，氧还原电势(orp)计或光学传感器)检测到的电解液ph变化或电解液电荷状态变化而控制来自集成多室电解液储罐110的氢气供应速率的其他控制方案。更进一步，触发控制器88的动作的ph或电荷状态的变化可基于在一定时间段内测量的变化率或变化。变化率的时间段可以是预定的或基于氧化还原液流电池系统10的时间常数来调整。例如，如果再循环速率高，则可以缩短时间段，并且由于时间常数可很小，可快速测量浓度的局部变化(例如，由于副反应或气体泄漏)。
[0051]
如上所述，ifb系统(例如图1的液流电池系统10)可包括多个电池电芯，诸如图1的第一电池电芯18和第二电池电芯19，它们沿着公共轴堆叠并形成一个或多个电芯堆。ifb系统的ifb还可包括多种硬件，这些硬件为ifb提供结构支撑并使硬件和电芯堆能够组装到可运输单元中。在一些示例中，可使用多个ifb以适应能量需求，所述多个ifb组合成堆叠并且连接到公共能量消耗装置。然而，随着ifb系统中ifb数量的增加，部件(诸如每ifb的两个压力板和四个管式叶片弹簧)所产生的重量和成本可变得不期望地高。将两个ifb组合成单个双堆ifb可至少部分地解决成本和重量负担，双堆ifb相对于两个单独的单堆ifb并入减少数量的硬件部件。
[0052]
图2中从透视图200并且图3中从分解视图300示出双堆ifb 202的示例。提供一组参考轴201用于视图之间的比较。在一个示例中，z轴平行于ifb 202的纵轴。ifb 202具有位于ifb 202的第一端206处的第一压力板204和位于ifb 202的第二端210处的第二压力板208。
[0053]
第一电芯堆212和第二电芯堆214可设置在第一压力板204与第二压力板208之间。
第一电芯堆212的每个电芯和第二电芯堆214的每个电芯可类似于图1的第一电池电芯18和第二电池电芯19。在一个示例中，第一电芯堆212可由50个电芯形成，并且第二电芯堆214也可由50个电芯形成。然而，其他示例可包括具有不同数量的电芯的电芯堆，并且电芯堆可具有或可不具有相同数量的电芯。在又其他示例中，电芯堆可具有多于或少于50个电芯。此外，ifb的其他示例可包括并入到ifb中的不同数量的电芯堆。例如，ifb可具有一个电芯堆或三个电芯堆。
[0054]
第一电芯堆212可具有沿着z轴对齐的多个电芯，并且第二电芯堆214可类似地包括沿着z轴对齐的多个电芯。第一电芯堆212也沿着z轴与第二电芯堆214对齐，并且电芯堆可通过在电芯堆之间提供电隔离的子堆隔离板216隔开。换句话讲，第一电芯堆212可夹置在第一压力板204与子堆隔离板216的第一面之间，并且第二电芯堆214可夹置在子堆隔离板216的第二面与第二压力板208之间。下面将进一步讨论子堆隔离板216的细节。
[0055]
现在转向图3，现在沿着从第一端206朝向第二端210的方向描述双堆ifb 202的元件。对ifb 202的内部302的引用指示第一压力板204与第二压力板208之间的区域。第一电芯堆212包括第一端板304，所述第一端板定位在第一压力板204内侧并且与第一压力板204的内表面共面接触。换句话讲，第一压力板204的面向ifb 202的内部302的表面与第一端板304的背离ifb 202的内部302的表面接触。被配置来使电流流动的第一集流体306可布置在第一端板304与第一压力板204之间。
[0056]
第一双极板组件308布置在第一端板304与第一电芯堆212的第二端板310之间。双极板组件308包括沿着z轴堆叠的多个框架板312，多个框架板312为第一电芯堆212和第二电芯堆214提供结构支撑。多个框架板312中的每个框架板类似地被配置来框住第一电芯堆212和第二电芯堆214的电芯。每个电芯包括插入到每个框架板的至少一个开口中的至少一个双极板314。此外，双极板314定位在每个电芯的负极与正极(图3中未示出)之间，这些电极沿着双极板的相反面布置。此外，负极定位在双极板314与膜隔离件(例如，图1的隔离件24)之间。这样，每个框架板都具有包括膜隔离件、负极、双极板314和正极的部件堆叠，并且部件堆叠与第一电芯堆212和第二电芯堆214中的每个连续框架板一起重复。
[0057]
第一电芯堆212的第二端板310可与子堆隔离板216的第一表面共面接触，第一表面面向ifb 202的第一端206。换句话讲，第二端板310的面向ifb 202的第二端210的表面与子堆隔离板216的第一表面接触。第二集流体316可布置在第二端板310与子堆隔离板216之间。
[0058]
第二电芯堆214可类似地沿着z轴在端板之间延伸。例如，如图7所示，第二电芯堆214可具有位于ifb 302的第二端310处的第三端板330和与子堆隔离板216相邻的第四端板332。第四端板332可布置在子堆隔离板216的与第二端板310相反的一侧。因此，第四端板332的面向ifb 202的第一端206的表面与子堆隔离板216的第二侧共面接触，第二侧面向ifb202的第二端210。
[0059]
第二电芯堆214包括类似于第一双极组件308的第二双极组件。此外，第二电芯堆214可与第一电芯堆212围绕y轴旋转180度时的第一电芯堆212等同地配置。第三集流体可布置在子堆隔离板216与第二电芯堆214的邻近子堆隔离板216的端板之间。第二电芯堆214的邻近第二压力板208的端板的表面可与第二压力板208的面向ifb 202的第一端206的表面共面接触。
[0060]
电芯堆的端板可提供实心端壁以将流体诸如电解液密封在电芯堆内部。第一电芯堆212和第二电芯堆214可通过各种硬件(包括例如连结杆318、螺母320和管式叶片弹簧322)固定在第一压力板204与第二压力板208之间并且固定到第一压力板和第二压力板。管式叶片弹簧322可包括沿着y轴跨第一压力板204和第二压力板208的外表面延伸的矩形管。接下来参考图4描述管式叶片弹簧322的细节。
[0061]
图4中的ifb 402的替代实施方案的剖面图400中描绘上述硬件对ifb的压缩。ifb 402沿着y-z平面切割。虽然图4为简明起见示出具有单堆的ifb 402，但是实现对ifb 402的压缩的硬件可类似地适用于双堆ifb。如上所述，硬件包括为ifb 402提供压缩机制的压缩组件404。压缩组件404中的每一个由沿着x轴跨第一压力板408延伸的第一叶片弹簧406、沿着x轴跨第二压力板412延伸的第二叶片弹簧410以及沿着z轴延伸并且与第一叶片弹簧406和第二叶片弹簧410两者接合的连结杆414组成。
[0062]
例如，连结杆414可插入穿过第一叶片弹簧406和第二叶片弹簧412中的每一个中的开口并使用可通过螺接与连结杆414接合的螺母416拧紧。当螺母416围绕连结杆414拧紧时，第一叶片弹簧406和第二叶片弹簧412对第一压力板408和第二压力板412施加压缩力，如箭头418所指示。第一叶片弹簧406和第二叶片弹簧412中的每一个具有由虚线圆圈420指示的形成在第一压力板408和第二压力板412中的支点，所述支点将由叶片弹簧对压力板施加的负载均匀地分散在压力板上。这样，压缩组件404减小ifb 402被压缩时的ifb电芯堆的偏转。
[0063]
以下双堆ifb(诸如图2至图3所示的双堆ifb 202)的构型允许双堆ifb是自支撑的，在所述构型中，每个电芯堆的每个电芯由多个框架板支撑，电芯堆由第一压力板和第二压力板支护，压力板通过紧固件耦接到彼此并通过如上所述的压缩组件压缩ifb。换句话讲，双堆ifb不依赖外部壳体来维护ifb的部件，这否则可增加双堆ifb的重量和成本。因此，双堆ifb是被配置成在减小的偏转下压缩的稳固的易于运输的单元。
[0064]
双堆ifb的操作可根据电解液被适配来流过双堆ifb的方式而有所不同。图5中描绘穿过双堆ifb的电解液流动的示例构型。图5中示出图2的双堆ifb 202的前视图500，其示出第一压力板204。在另一示例中，图5所示的视图可以是描绘第二压力板208的双堆ifb 202的后视图。换句话讲，第一压力板204和第二压力板208可类似地配置，并且以下对第一压板204以及穿过双堆ifb 202的第一电芯堆212的电解液流动的方面的描述可适用于第二压力板208和第二电芯堆214。
[0065]
如图2所示布置在ifb 202的第一端206处的第一压力板204可具有延伸穿过第一压力板204的厚度的多个端口502，其中厚度是沿着z轴限定的。在一个示例中，ifb 202的第一端206可以是ifb 202的第一电芯堆212的正极端。多个端口502中的第一端口504可以是使负极电解液流入ifb 202中的负极入口。多个端口502中的第二端口506可以是使正极电解液流入ifb 202中的正极入口。多个端口502中的第三端口508可以是使负极电解液从ifb 202流出的负极出口端口，并且多个端口502中的第四端口510可以是使正极电解液从ifb 202流出的正极出口端口。因此，进入ifb 202的第一电芯212的所有电解液可通过第一压力板204进入，并且离开ifb202的所有电解液也可通过第一压力板204离开。在一个示例中，电解液仅通过第一压力板204进出第一电芯212。
[0066]
第一端口504和第二端口506两者可定位在ifb 202的相对于y轴的底端512处，沿
着x轴对齐。第三端口508和第四端口510可定位在ifb 202的相对于y轴的顶端514处，也沿着x轴对齐。因此，负极电解液沿循负极流动路径，所述负极流动路径沿着从第一压力板204到子堆隔离板216的第一方向在第一端口504处进入ifb 202的第一电芯堆212，如图6中的ifb 202的第一侧视图600所示并且由箭头602所指示。负极流动路径可在沿着z轴位于第一压力板204与子堆隔离板216之间的多于一个位置处向左(相对于图5所示的前视图500)和向上(沿着y轴)(如箭头604所指示)转向。流动路径可进行另一垂直转向以沿着如箭头606所指示的从子堆隔离板216到第一压力板204的第二方向流动，以从第三端口508流出。
[0067]
类似地，正极电解液沿循正极流动路径，所述正极流动路径沿着图6中的箭头602所指示的第一方向在第二端口506处进入ifb 202的第一电芯堆212，正极流动路径在沿着z轴位于第一压力板204与子堆隔离板216之间的位置处向右(相对于图5所示的前视图500)和向上(沿着y轴)转向。流动路径再次垂直转向以沿着如图6中的箭头606所指示的从子堆隔离板216到第一压力板204的第二方向流动，以从第四端口510流出。
[0068]
类似的电解液流动路径可在ifb 202的第二电芯堆214中实现，如图6所示。例如，正极或负极电解液可流入设置在第二压力板208中的第五端口608，如箭头610所指示，在第二压力板208与子堆隔离板216之间的不同位置处向上行进，如箭头612所指示，并且通过第六端口614离开，如箭头616所指示。第二压力板208还可具有沿着x轴与第五端口608对齐的第七端口，以及沿着x轴与第六端口614对齐的第八端口，所述端口也被配置来使负极电解液或正极电解液流过第二电芯堆214。
[0069]
当子堆隔离板216抑制电解液在第一电芯堆212与第二电芯堆214之间的流动时，可实现电芯堆的独立操作。例如，可通过打开第一电解液泵来启用第一电芯堆212，第一电解液泵被配置来驱动电解液流动穿过第一电芯堆212。同时，可通过保持电解液在第二电芯堆214内停滞来停用第二电芯堆214。当被配置为驱动电解液流动穿过第二电芯堆214的第二电解液泵关闭或保持关闭时，第二电芯堆214中的电解液可以是停滞的。类似地，可通过关闭第一电解液泵来停用第一电芯堆212，同时通过打开第二电解液泵来启用第二电芯堆214。这样，可从双堆ifb 202获得可变量的功率。双堆ifb 202可完全停用，在电解液流动穿过两个电芯堆的情况下完全启用，或者被配置来通过在电解液流动穿过一个电芯堆而不穿过另一个电芯堆的情况下操作双堆ifb 202来提供较低量的功率。
[0070]
作为另一示例，双堆ifb 202可在一个压力板中具有端口但在另一个压力板中不具有端口。例如，第一压力板204可具有第一端口504、第二端口506、第三端口508和第四端口510，而第二压力板208没有端口。因此，子堆隔离板216可适配有开口以允许进入双堆ifb 202的第一电芯堆212的电解液继续流过子堆隔离板216并流入第二电芯堆214。电解液可循环通过第二电芯堆214，通过子堆隔离板216中的开口返回到第一电芯堆212，并通过第一压力板204离开第一电芯堆212。在这种构型中，电芯堆可单独启用，因此ifb 202的操作包括使电解液同时流过第一电芯堆212和第二电芯堆214两者。虽然当子堆隔离板216被适配来将第二电芯堆214流体耦接到第一电芯堆212时功率供应可不变化，但与第一电芯堆212和第二电芯堆214的独立操作相比，可简化操作控制。
[0071]
应当理解，图2至图3和图5至图7所示的ifb 202是非限制性示例，并且在不脱离本公开的范围的情况下，其他示例可包括电解液流动路径的变型。例如，电解液流动路径可替代地在ifb的上部区域处进入ifb并且在ifb的下部区域处离开ifb，或者电解液流动路径可
在上部区域与下部区域之间的中间区域处进入和离开。
[0072]
由于电解液促进的反应发生在双堆ifb的正极和负极处，所以可通过在每个电极的每个端子(例如，图1的端子40和42)之间延伸的导电线(诸如金属线)和电流导体将电子输送到集流体。电芯堆中的每个电芯的每个正极可电耦接到正极集流体，并且电芯堆中的每个电芯的每个负极可电耦接到负极集流体。正极集流体和负极集流体可将电子运输到外部电路以激励例如电动装置，而它们本身不参与ifb中的氧化还原化学。
[0073]
集流体可由导电材料诸如金属或树脂形成，并且集流体的尺寸(例如，长度、宽度、厚度等)可影响传输到电动装置的电流密度。正极集流体可布置在电芯堆的与负极集流体相反的端部处。例如，如图7中的双堆ifb 202的第二侧视图700所示，(也在图3中示出的)第一电芯堆312的第一集流体306可以是位于第一压力板204与第一端板304之间的第一正极集流体306。第一电芯堆212的第二集流体316可以是布置在第二端板310与子堆隔离板216之间的第一负极集流体316。
[0074]
第二电芯堆214可具有定位在第二压力板208与双堆ifb 202的第三端板330之间的第三集流体702。第三集流体702可以是第二正极集流体702。第四集流体704可以是布置在子堆隔离板216与第二电芯堆214的第四端板332之间的第二负极集流体704。
[0075]
第一电芯堆212和第二电芯堆214中的每一个因此被配置成单独的电路，它们通过子堆隔离板216彼此电绝缘。集流体中的每一个可容易地耦接到外部电路以将电流引导至外部装置。
[0076]
如上所述，子堆隔离板216可提供双堆ifb 202中的电芯堆的电隔离。根据ifb 202中的电解液流动通道的构型，电解液可通过或可不通过子堆隔离板216在电芯堆之间传送。例如，子堆隔离板216可以是实心板，从而阻断电芯堆之间的流动，如图6所示。替代地，子堆隔离板216可包括开口或端口以容纳电芯堆之间的电解液流动通道。
[0077]
如上所述，在ifb系统中实现至少一个双堆ifb可实现对一个或多个外部装置的可变功率供应。例如，控制器(诸如图1的控制器88)可基于检测到的功率需求来调整双堆ifb的操作以增加或减少由双堆ifb产生的功率量。例如，当功率需求低时，控制器88可停用双堆ifb的第一电芯堆，同时操作双堆ifb的第二电芯堆。因此，功率仅第二电芯堆供应。然而，当确定电耦接的外部装置具有高能量耗用时，控制器可启用第一电芯堆和第二电芯堆两者以增加由双堆ifb递送的功率量。
[0078]
在一些示例中，可在ifb系统中实现多于一个双堆ifb。在此类系统中，多于一个双堆ifb可被配置来以安全的方式堆叠在彼此的顶部以维持ifb系统的紧凑足迹。图8中示出具有多于一个双堆ifb的ifb系统800的示例。ifb系统800包括第一双堆ifb 802和第二双堆ifb 804，第二双堆ifb804堆叠在第一双堆ifb 802的顶部。
[0079]
第一双堆ifb 802和第二双堆ifb 804中的每一个可与图2至图3和图5至图7的双堆ifb 202类似地配置。第一双堆ifb 802可取向成使得第一双堆ifb 802的第一组压力板806和第一子堆隔离板808与y轴对齐。类似地，第二双堆ifb 804可取向成使得第二双堆ifb 804的第二组压力板810和第二子堆隔离板812也与y轴对齐。第二双堆ifb 804沿着y轴布置在第一双堆ifb 802上方，使得第一组压力板806的上边缘814与第二组压力板810的底边缘816接触。
[0080]
这些组压力板可适配有嵌套棘爪以使堆叠的双堆ifb对齐并且维持堆叠的双堆
ifb的对齐。例如，如虚线区域818在图9中的扩展视图850所描绘，第一组压力板806的上边缘814可包括嵌套棘爪854的第一阳半部852，嵌套棘爪的第一阳半部沿着y轴向上突出。第二组压力板810的底边缘816可包括嵌套棘爪854的第二阴半部856，嵌套棘爪854的第二半部856沿着y轴向下突出。
[0081]
嵌套棘爪854的第一半部852的直径858可稍微小于嵌套棘爪854的第二半部856的直径860，以允许第一半部852容易地滑动到第二半部856中。因此，当第二双堆ifb 804堆叠在第一双堆ifb 802的顶部时，嵌套棘爪854的第一半部852嵌套在嵌套棘爪854的第二半部856内，并且第一双堆ifb 802和第二双堆ifb 804相对于彼此的侧向滑动被抑制。嵌套棘爪854的第一半部852与第二半部856的接合也使双堆ifb沿着y轴对齐。
[0082]
此外，嵌套棘爪854可具有沿着y轴延伸穿过嵌套棘爪854的第一半部852和第二半部856两者的通孔862。通孔862可以是销孔或螺栓孔，当销或螺栓插入穿过通孔862时，销孔或螺栓孔将嵌套棘爪854的第一半部852固定到嵌套棘爪854的第二半部856，从而将第一双堆ifb 802和第二双堆ifb 804固定到彼此。
[0083]
在ifb系统中并入多于一个双堆ifb可加宽ifb系统供应的功率范围。例如，在图8所示的ifb系统800中，当功率需求低时，可操作双堆ifb中的一个的单个电芯堆，同时停用其他电芯堆。作为一个示例，可通过致动电解液泵并使电解液循环通过图8所示的第一双堆ifb 802的第一电芯堆来操作第一电芯堆。可通过关闭电解液泵或保持泵关闭以使得电解液在第二电芯堆内停滞来停用第一双堆ifb 802的第二电芯堆。类似地停用耦接到第二双堆ifb 804的第一电芯堆和第二电芯堆的电解液泵。因此，能量排他地由第一双堆ifb 802的第一电芯堆提供。
[0084]
当功率需求高时，可操作两个双堆ifb的所有电芯堆以满足能量需求。替代地，当功率需求适中时，双堆ifb中的一个可积极产生功率，而另一个则关闭。因此，可减轻ifb系统的存在浪费的操作，例如提供比请求更多的功率，并且可通过有效使用延长ifb部件的寿命。
[0085]
这样，可通过增加ifb系统中ifb的数量而不成比例地增加硬件部件的数量来提高ifb系统的能量存储容量。多个压力板和紧固组件(例如，螺栓、螺母等)可减少至少一半，从而降低ifb系统的总成本。作为一个示例，两个单独的电芯堆可组合成单个双堆ifb，由一组压力板和一个紧固组件固持在一起。电芯堆之间的电隔离可通过在电芯堆之间布置子堆隔离板来维持。
[0086]
将ifb系统中的ifb配置为双堆ifb的技术效果在于可在降低制造成本的同时增加ifb的能量存储容量。
[0087]
在一个示例中，一种氧化还原液流电池系统包括：一组压力板，所述一组压力板包括位于所述氧化还原液流电池系统的第一终端处的第一压力板和位于所述氧化还原液流电池系统的第二终端处的第二压力板，所述第二终端沿着所述氧化还原液流电池系统的纵轴与所述第一终端相反；子堆隔离板，所述子堆隔离板布置在所述第一压力板与所述第二压力板之间，并且沿着所述纵轴与所述一组压力板对齐；第一电芯堆，所述第一电芯堆定位在所述第一压力板与所述子堆隔离板之间；以及第二电芯堆，所述第二电芯堆定位在所述第二压力板与所述子堆隔离板之间。所述氧化还原液流电池系统的第一示例还包括，其中所述子堆隔离板将所述第一电芯堆与所述第二电芯堆电隔离。任选地包括所述氧化还原液
流电池系统的所述第一示例的所述氧化还原液流电池系统的第二示例还包括，其中所述第一电芯堆和所述第二电芯堆通过由叶片弹簧对所述一组压力板施加的压力压缩在所述一组压力板之间。任选地包括所述氧化还原液流电池系统的所述第一示例和所述第二示例中的一者或多者的所述氧化还原液流电池系统的第三示例还包括，其中所述一组压力板、所述第一电芯堆、所述子堆隔离板和所述第二电芯通过沿着所述纵轴延伸的多个螺栓维持在适当的位置。任选地包括所述氧化还原液流电池系统的所述第一示例至所述第三示例中的一者或多者的所述氧化还原液流电池系统的第四示例还包括，其中所述氧化还原液流电池系统是不包括外部壳体的自支撑单元。任选地包括所述氧化还原液流电池系统的所述第一示例至所述第四示例中的一者或多者的所述氧化还原液流电池系统的第五示例还包括，其中所述第一电芯堆和所述第二电芯堆中的每一个由多个电芯形成，并且其中所述多个电芯中的每个电芯包括负极、正极、双极板和膜隔离件。任选地包括所述氧化还原液流电池系统的所述第一示例至所述第五示例中的一者或多者的所述氧化还原液流电池系统的第六示例还包括，其中所述第一电芯堆和所述第二电芯堆中的每一个中的所述多个电芯中的每个电芯都支撑在框架板内，并且每个框架板沿着所述纵轴对齐并且相邻于框架板的面与所述框架板接触。任选地包括所述氧化还原液流电池系统的所述第一示例至所述第六示例中的一者或多者的所述氧化还原液流电池系统的第七示例还包括，其中所述第一电芯堆的所述多个电芯中的每个电芯流体耦接到所述第一电芯堆内的所述多个电芯中的其他电芯，并且所述第二电芯堆的所述多个电芯中的每个电芯流体耦接到所述第二电芯堆内的所述多个电芯中的其他电芯。任选地包括所述氧化还原液流电池系统的所述第一示例至所述第七示例中的一者或多者的所述氧化还原液流电池系统的第八示例还包括，其中所述第一电芯堆与所述第二电芯堆之间的电解液流动被所述子堆隔离板阻断。任选地包括所述氧化还原液流电池系统的所述第一示例至所述第八示例中的一者或多者的所述氧化还原液流电池系统的第九示例还包括，其中电解液通过所述子堆隔离板中的开口在所述第一电芯堆与所述第二电芯堆之间流动。
[0088]
在另一示例中，一种全铁液流电池包括多个电芯，所述多个电芯压缩在第一压力板与第二压力板之间，所述多个电芯由第一电芯堆和第二电芯堆形成，并且其中所述第一电芯堆与所述第二电芯堆通过沿着所述全铁液流电池的纵轴定位在中点处的子堆隔离板隔开，并且其中所述压缩由一个或多个压缩组件提供。所述全铁液流电池的第一示例还包括：所述第一压力板中的一组入口端口，所述一组入口端口被配置来使电解液流入所述第一电芯堆、穿过所述子堆隔离板、并且流入所述第二电芯堆；以及所述第一压力板中的一组出口端口，所述一组出口端口被配置来使电解液流出所述第二电芯堆、穿过所述子堆隔离板、并且流出所述第一电芯堆，并且其中所述第二压力板是没有端口的实心板。任选地包括所述全铁液流电池的所述第一示例的所述全铁液流电池的第二示例还包括：所述第一压力板中的第一组入口端口和第一组出口端口，所述第一组入口端口和所述第一组出口端口被配置来使电解液在所述第一压力板与所述子堆隔离板之间循环通过所述第一电芯堆；以及所述第二压力板中的第二组入口端口和第二组出口端口，所述第二组入口端口和所述第二组出口端口被配置来使电解液在所述第二压力板与所述子堆隔离板之间循环通过所述第二电芯堆。任选地包括所述全铁液流电池的所述第一示例和所述第二示例中的一者或多者的所述全铁液流电池的第三示例还包括：第一负极集流体，所述第一负极集流体布置在所
述子堆隔离板与所述第一电芯堆之间；以及第一正极集流体，所述第一正极集流体布置在所述第一压力板与所述第一电芯堆之间，其中所述第一负极集流体电耦接到所述第一电芯堆的每个电芯的每个负极，并且所述第一正极集流体电耦接到所述第二电芯堆的每个电芯的每个正极。任选地包括所述全铁液流电池的所述第一示例至所述第三示例中的一者或多者的所述全铁液流电池的第四示例还包括：第二负极集流体，所述第二负极集流体布置在所述子堆隔离板与所述第二电芯堆之间；以及第二正极集流体，所述第二正极集流体布置在所述第二压力板与所述第二电芯堆之间，其中所述第二负极集流体电耦接到所述第二电芯堆的每个电芯的每个负极，并且所述第二正极集流体电耦接到所述第二电芯堆的每个电芯的每个正极。任选地包括所述全铁液流电池的所述第一示例至所述第四示例中的一者或多者的所述全铁液流电池的第五示例还包括，其中所述第一压力板通过多个螺栓耦接到所述第二压力板，所述多个螺栓沿着所述纵轴延伸穿过所述第一压力板、所述第一电芯堆、所述子堆隔离板、所述第二电芯堆和所述第二压力板。任选地包括所述全铁液流电池的所述第一示例至所述第五示例中的一者或多者的所述全铁液流电池的第六示例还包括，其中所述一个或多个压缩组件包括：第一叶片弹簧和第二叶片弹簧，所述第一叶片弹簧跨所述第一压力板的外表面延伸，所述第二叶片弹簧跨所述第二压力板的外表面延伸；以及连接杆，所述连接杆在所述第一叶片弹簧与所述第二叶片弹簧之间延伸，并且其中所述第一叶片弹簧和所述第二叶片弹簧被配置来通过将所述连结杆的端部与螺母接合并且拧紧所述螺母而分别对所述第一压力板和所述第二压力板施加压力。
[0089]
在又一示例中，所述氧化还原液流电池系统包括：第一电芯堆，所述第一电芯堆沿着所述氧化还原液流电池系统的纵轴与第二电芯堆对齐，所述第一电芯堆通过隔离板与所述第二电芯堆隔开；第一压力板和第二压力板，所述第一压力板布置在所述第一电芯堆的终端处，所述第二压力板布置在所述第二电芯堆的终端处；以及压缩组件，所述压缩组件被配置来在第一方向上对所述第一压力板施加压力并且在相反的第二方向对所述第二压力板施加压力，以沿着所述纵轴压缩所述第一电芯堆和所述第二电芯堆。所述氧化还原液流电池系统的第一示例还包括嵌套棘爪，所述嵌套棘爪设置在所述第一压力板和所述第二压力板中，所述嵌套棘爪被配置来使得能够沿着垂直于所述纵轴的方向将第一氧化还原液流电池与第二氧化还原液流电池堆叠。任选地包括所述氧化还原液流电池系统的所述第一示例的所述氧化还原液流电池系统的第二示例还包括，其中所述嵌套棘爪包括：所述嵌套棘爪的第一半部，所述第一半部布置在所述第一压力板和所述第二压力板两者的上边缘中；以及所述嵌套棘爪的第二半部，所述第二半部布置在所述第一压力板和所述第二压力板两者的下边缘中，并且其中所述嵌套棘爪的所述第一半部和所述第二半部包括孔口，所述孔口被配置来接收紧固装置以维持所述第一氧化还原液流电池和所述第二氧化还原液流电池的堆叠定位。
[0090]
以下权利要求特别地指出被认为新颖且并非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以是指“一个”要素或“第一”要素或其等效物。此类权利要求应当理解为包括一个或多个此类要素的合并，既不需要也不排除两个或更多个此类要素。所公开的特征、功能、元素和/或性质的其他组合和子组合可通过修改本权利要求或通过在本技术或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。无论与原始权利要求相比在范围上是更宽、更窄、相同还是不同，此类权利要求也被认为是包括在本公开的主题内。