ES2397101T3

Vanadium redox battery incorporating multiple electrolyte reservoirs

Abstract

Vanadium redox flow battery (100) having a low volume mode and a full volume mode, comprising: a system module (405), comprising: a first anolyte tank (52), a first tank of catholyte (62), and a cell (10), comprising a negative compartment (14) in fluidic communication with said first anolyte reservoir and a positive compartment (22) in fluidic communication with said first decatolyte reservoir; a second anolyte deposit (54) in fluidic communication with said first anolyte deposit; and a second catholyte tank (64) arranged in fluidic communication with said first catholyte tank, in which, in the low volume mode, the vanadium redox flow battery is configured to fluidly isolate the contents of said second anolyte tank with with respect to said first deposit of anolyte and said negative compartment, and to fluidly isolate the content of said second catholyte reservoir with respect to said first catholyte reservoir and said positive compartment; and wherein, in the full volume mode, the vanadium redox flow battery is configured to: circulate the contents of said second anolyte reservoir and said first anolyte reservoir through a first fluid connection of said second anolyte tank to said first anolyte tank, and through a second fluid connection of said second anolyte tank to said negative compartment, while the anolyte flows from said negative compartment into said second anolyte reservoir, and circulate the contents of said second catholyte reservoir and said first catholyte reservoir through a first fluid connection of said second catholyte reservoir to said first catholyte reservoir; and through a second fluid connection of said second catholyte reservoir to said positive compartment, while the catholyte flows from said positive compartment into said second catholyte reservoir.

ES2397101T3, drawing sheet 1
Sheet 1 of 5

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Projected expiry 18 June 2027, counted from filing; an application has no term until it is granted.

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23 claims: 2 independent, 21 dependent

  1. 1
    ES 2 397 101 T3 REIVINDICACIONES 1. Batería de flujo redox de vanadio (100) que presenta un modo de volumen bajo y un modo de volumen completo, que comprende:un módulo de sistema (405), que comprende: un primer depósito de anólito (52), un primer depósito de católito (62), y una célula (10), que comprende un compartimiento negativo (14) en comunicación fluídica con dicho primer depósito de anólito y un compartimiento positivo (22) en comunicación fluídica con dicho primer depósito de católito;un segundo depósito de anólito (54) en comunicación fluídica con dicho primer depósito de anólito;y un segundo depósito de católito (64) dispuesto en comunicación fluídica con dicho primer depósito de católito, en la que, en el modo de volumen bajo, la batería de flujo redox de vanadio está configurada para aislar fluídicamente el contenido de dicho segundo depósito de anólito con respecto a dicho primer depósito de anólito y a dicho compartimiento negativo, y para aislar fluídicamente el contenido de dicho segundo depósito de católito con respecto a dicho primer depósito de católito y a dicho compartimiento positivo;y en la que, en el modo de volumen completo, la batería de flujo redox de vanadio está configurada para: hacer circular el contenido de dicho segundo depósito de anólito y de dicho primer depósito de anólito a través de una primera conexión de fluido de dicho segundo depósito de anólito hasta dicho primer depósito de anólito, y a través de una segunda conexión de fluido de dicho segundo depósito de anólito hasta dicho compartimiento negativo, mientras que el anólito fluye desde dicho compartimiento negativo hacia el interior de dicho segundo depósito de anólito, y hacer circular el contenido de dicho segundo depósito de católito y de dicho primer depósito de católito a través de una primera conexión de fluido de dicho segundo depósito de católito hasta dicho primer depósito de católito;y a través de una segunda conexión de fluido de dicho segundo depósito de católito hasta dicho compartimiento positivo, mientras que el católito fluye desde dicho compartimiento positivo hacia el interior de dicho segundo depósito de católito.
  2. 2
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 1, en la que dicha comunicación fluídica entre dicho primer depósito de anólito (52) y dicho compartimiento negativo (14) comprende una primera conexión de suministro de anólito y una primera conexión de retorno de anólito (32) y en la que dicha comunicación fluídica entre dicho primer depósito de católito (62) y dicho compartimiento positivo (22) comprende una primera conexión de suministro de católito y una primera conexión de retorno de católito (36).
  3. 3
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 2, en la que dicha primera conexión de retorno de anólito (32) comprende una primera válvula de retorno de anólito (59) y en la que dicha primera conexión de retorno de católito (36) comprende una primera válvula de retorno de católito (69).
  4. 4
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 3, en la que dicha comunicación fluídica ente dicho primer depósito de anólito (52) y dicho segundo depósito de anólito (54) comprende una segunda conexión de tubería de suministro de anólito (31) y en la que dicha comunicación fluídica entre dicho primer depósito de católito (62) y dicho segundo depósito de católito (64) comprende una segunda conexión de tubería de suministro de católito (35).
  5. 5
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 4, en la que dicha segunda conexión de tubería de suministro de anólito (31) y dicha segunda conexión de tubería de suministro de católito (35) están compuestas de una seleccionada de entre el grupo constituido por tuberías de plástico reforzadas con malla, tuberías de caucho reforzadas de fibra, manguera de compuesto multicapas, tuberías de polietileno y tuberías de caucho reforzado.
  6. 6
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 4, en la que dicha segunda conexión de tubería de suministro de anólito (31) y dicha segunda conexión de tubería de suministro de católito (35) se autoventilan.
  7. 7
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 1, en la que dicho segundo depósito de anólito (54) se autoventila y en la que dicho segundo depósito de católito (64) se autoventila.
  8. 8
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 1, en la que dicho segundo depósito de anólito (54) ES 2 397 101 T3 comprende un contenedor intermedio para materiales a granel.
  9. 9
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 1, en la que dicho segundo depósito de católito (64) comprende un contenedor intermedio para materiales a granel.
  10. 10
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 1, que también comprende:una carcasa (406), en la que dicho módulo de sistema (405) está dispuesto en dicha carcasa, opcionalmente, en la que dicho segundo depósito de anólito (54) y dicho segundo depósito de católito (64) están dispuestos cada uno por lo menos a 5 metros de dicha carcasa (406), comprendiendo también preferentemente una segunda bomba de anólito (51) en comunicación fluídica con dicho segundo depósito de anólito (54) y dicho primer depósito de anólito (52), dicha segunda bomba de anólito transfiriendo anólito desde dicho segundo depósito de anólito hasta dicho primer depósito de anólito y, preferentemente, comprendiendo también una segunda bomba de católito (61) en comunicación fluídica con dicho segundo depósito de católito (64) y dicho primer depósito de católito (62), dicha segunda bomba de católito transfiriendo católito desde dicho segundo depósito de católito hasta dicho primer depósito de católito.
  11. 11
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 1, en la que dicho módulo de sistema (405) también comprende un controlador de sistema (80), en la que opcionalmente dicho controlador de sistema (80) está acoplado de forma comunicativa a dicha primera válvula de retorno de anólito (59) y dicha primera válvula de retorno de católito (69).
  12. 12
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 4, en la que dicho segundo depósito de anólito (54) se encuentra en comunicación fluídica con dicho compartimiento negativo (14) y en la que dicho segundo depósito de católito (64) se encuentra en comunicación fluídica con dicho compartimiento positivo (22).
  13. 13
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 12, en la que dicha comunicación fluídica entre dicho segundo depósito de anólito (54) y dicho compartimiento negativo (14) comprende una segunda conexión de tubería de retorno de anólito (33) y en la que dicha comunicación fluídica entre dicho segundo depósito de católito (64) y dicho compartimiento positivo (22) comprende una segunda conexión de tubería de retorno de católito (37).
  14. 14
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 13, que también comprende una bomba de anólito (50) en comunicación fluídica con dicho primer depósito de anólito (52) y dicho compartimiento negativo (14) y una bomba de católito (60) en comunicación fluídica con dicho primer depósito de católito (62) y dicho compartimiento positivo (22).
  15. 15
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 14, en la que cuando dicha primera válvula de retorno de anólito (59) se encuentra en una posición cerrada, se evita que el anólito que fluye desde dicho compartimiento negativo (14) fluya hacia el interior de dicho primer depósito de anólito (52), fluyendo en su lugar en dicho segundo depósito de anólito (54), provocando dicho flujo que el anólito en el interior de dicho segundo depósito de anólito fluya hacia el interior de dicho primer depósito de anólito a través de la segunda conexión de tubería de suministro de anólito (31).
  16. 16
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 15, en la que dicho flujo en dicho segundo depósito de anólito (54) crea una condición de sobreflujo en dicho segundo depósito de anólito y en la que dicha condición de sobreflujo hace que el anólito fluya desde dicho segundo depósito de anólito al interior de dicho primer depósito de anólito (52).
  17. 17
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 14, en la que, cuando dicha primera válvula de retorno de católito (69) se encuentra en una posición cerrada, se evita que el católito que fluye desde dicho compartimiento positivo (22) fluya hacia el interior de dicho primer depósito de católito (62), fluyendo en su lugar en el interior de dicho segundo depósito de católito (64), provocando dicho flujo que el católito del interior de dicho segundo depósito de católito fluya hacia el interior de dicho primer depósito de católito a través de la segunda conexión de tubería de suministro de católito (35), en la que, opcionalmente, dicho flujo en dicho segundo depósito de católito (64) crea una condición de sobreflujo en dicho segundo depósito de católito y en la que dicha condición de sobreflujo hace que el católito fluya desde dicho segundo depósito de católito al interior de dicho primer depósito de católito (62).
  18. 18
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 14, en la que, cuando dicha primera válvula de retorno de anólito (59) se encuentra en una posición abierta, el anólito (16) fluye desde dicho compartimiento negativo (14) al interior de dicho primer depósito de anólito (52) y en la que se evita que dicho flujo de anólito fluya hacia el interior de dicho segundo depósito de anólito (54).
  19. 19
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 14, en la que, cuando dicha primera válvula de retorno de católito (69) se encuentra en una posición abierta, el católito (24) fluye desde dicho compartimiento positivo (22) ES 2 397 101 T3 al interior de dicho primer depósito de católito (62) y en la que se evita que dicho flujo de católito fluya en dicho segundo depósito de católito (64).
  20. 20
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 15, en la que dicha segunda conexión de tubería de suministro de anólito (31) está conectada de forma fluida a una parte superior de dicho segundo depósito de anólito (54) y en la que dicha segunda conexión de tubería de retorno de anólito (33) está conectada fluídicamente a una parte superior de dicho segundo depósito de anólito, en la que, opcionalmente, dicha segunda conexión de tubería de suministro de anólito (31) y dicha segunda conexión de tubería de retorno de anólito (33) están dispuestas por encima de un nivel de fluido de dicha célula (10).
  21. 21
    Batería de flujo redox de vanadio según la reivindicación 15, en la que dicha segunda conexión de tubería de suministro de católito (35) está conectada de forma fluida a una parte superior de dicho segundo depósito de católito (64) y en la que dicha segunda conexión de tubería de retorno de católito (37) está conectada fluídicamente a una parte superior de dicho segundo depósito de católito, en la que, opcionalmente, dicha segunda conexión de tubería de suministro de católito (35) y dicha segunda conexión de tubería de retorno de católito (37) están dispuestas por encima de un nivel de fluido de dicha célula (10).
  22. 22
    Procedimiento para modificar de manera adaptativa la capacidad de una batería de flujo redox de vanadio, comprendiendo dicho procedimiento:proporcionar una batería de flujo redox de vanadio provista de una célula (10) que comprende un compartimiento negativo (14) en comunicación fluídica con un primer depósito de anólito (52) y un compartimiento positivo (22) en comunicación fluídica con un primer depósito de católito (62) y configurada de manera que funcione en un modo de volumen bajo y en un modo de volumen completo;monitorizar (310) una propiedad electroquímica de dicha célula;detectar una primera condición electroquímica dentro de dicha célula;detectar una segunda condición electroquímica dentro de dicha célula;configurar (334) dicha batería de flujo redox de vanadio para que funcione en dicho modo de volumen completo en respuesta a la detección de dicha primera condición, en la que, en el modo de volumen completo, dicha batería de flujo redox de vanadio está configurada para: hacer circular el contenido de dicho segundo depósito de anólito (54) en comunicación fluídica con dicho primer depósito de anólito y dicho primer depósito de anólito a través de una primera conexión de fluido de dicho segundo depósito de anólito hasta dicho primer depósito de anólito, y a través de una segunda conexión de fluido de dicho segundo depósito de anólito hasta dicho compartimiento negativo, mientras que el anólito fluye desde dicho compartimiento negativo hacia el interior de dicho segundo depósito de anólito, y hacer circular el contenido de dicho segundo depósito de católito (64) en comunicación fluídica con dicho primer depósito de católito y dicho primer depósito de católito a través una primera conexión de fluido de dicho segundo depósito de católito hasta dicho primer depósito de católito, y a través de una segunda conexión de fluido de dicho segundo depósito de católito hasta dicho compartimiento positivo, mientras que el católito fluye desde dicho compartimiento positivo hacia el interior de dicho segundo depósito de católito;y configurar (344) dicha batería de flujo de redox de vanadio para que funcione en dicho modo de volumen bajo en respuesta a la detección de dicha segunda condición, pudiendo dicha configuración (334, 344) opcionalmente responder a una señal generada externamente, en la que, en el modo de volumen bajo, dicha batería de flujo redox de vanadio está configurada para aislar fluídicamente el contenido de dicho segundo depósito de anólito con respecto a dicho primer depósito de anólito y a dicho compartimiento negativo, y para aislar fluídicamente el contenido de dicho segundo depósito de católito con respecto a dicho primer depósito de católito y a dicho compartimiento positivo.
  23. 23
    Procedimiento según la reivindicación 22, en el que dicha propiedad electroquímica corresponde a una tensión generada por dicha célula, una corriente eléctrica generada por dicha célula, una corriente eléctrica recibida por dicha célula o un nivel de carga de una solución electrolítica en el interior de dicha célula.
Independent claims23