JP2013508896A5 - - Google Patents

Description

いったん反応チャンバ２５５内では、ガス状の水素および臭素は、加熱素子２８０を含む加熱管２７５によって加熱される基材２７０の表面に配置される触媒２６５と接触する。触媒２６５は水素と臭素の臭化水素への変換を加速させ、再結合器出口２６０内の濃縮蒸気内または吐出管２９０内の電解液内のいずれかの水性環境下で溶解した後、臭化水素酸を形成する。触媒２６５を高温に維持することは、触媒を乾燥した状態に保つのを助け、表面に腐食性液体が蓄積する可能性を低減する。その後、触媒２６５の作用により形成された臭化水素は、上述したように再結合器出口２６０と吐出管２９０に引き込まれる。

この設計は、反応物の再結合器への流れを停止することができない従来技術の再結合器を凌ぐ明らかな利点である。この反応物流は、電池が稼働していない時より低速で発生し続けるが、最終的に触媒と基材は臭化水素酸（ＨＢｒ）で濡れて、微量の触媒を電解液回路へと戻させる可能性がある。従来技術による再結合器は、再結合器を出入りする液体流を採用する。これが途切れない流路を形成することによって、使用される貴金属触媒の一部は分離されて、最後は全体の電解液循環路に入り、上述したように亜鉛電極上に蒸着するという問題を引き起こす。

本明細書に記載の特定の実施形態の説明から、反応チャンバ２５５内の反応物および生成物のほぼすべてがガス状であるため、触媒２６５がいかなる液体流にも露出しないことが認識される。さらに、たとえ液体流がある程度存在したとしても、再結合器２４５は、重力がかかる液体流に逆らって作用し、液体流が再結合器出口２６０を介して出るのを阻止するように設計される。ガス流路のみが可能である。つまり、触媒２６５は固体で、溶解されて、あるいはその他の形で液体流に担持されてのみ存在し得るため、触媒２６５の一部が分離され電解液循環流に導入される可能性が大幅に低減または排除される。

したがって、一実施形態では、本発明は、臭素源と水素源を受容する反応チャンバを画定するハウジングと、臭素源と水素源からの臭化水素の生成を触媒する反応チャンバ内の触媒とを備え、液体流の反応チャンバへの流入を阻止する流動電解液電池用再結合器を提供する。（臭素および／または電解液の）液体流は、再結合器入口の配向、ガス形状を確保するため臭素を再結合器入口に進入させる臭素蒸発器の使用、および該触媒上での凝縮をほぼ防止する、加熱素子によって加熱される触媒用基材の組み合わせによって、反応チャンバに入るのを阻止される。ガス状成分を再結合器に進入させる駆動力も、反応物が十分迅速に再結合器および出口管を通過して、相当量の凝縮物が防止されることを保証する。

Claims (34)

1. ハロゲン源と水素源を受容する反応チャンバを画定するハウジングと、
   前記ハロゲン源と前記水素源からのハロゲン化水素の生成を触媒する前記反応チャンバ内の触媒と、
   を備える流動電解液電池用再結合器であって、
   前記反応チャンバ内の前記ハロゲン源、前記水素源、および前記ハロゲン化水素のすべてがガス状であることにより、前記触媒がいかなる液体流にも露出しない再結合器。
2. 前記ハロゲン源が臭素源であり、前記ハロゲン化水素が臭化水素である請求項１の再結合器。
3. 前記触媒が貴金属または貴金属合金である請求項１または２の再結合器。
4. 前記触媒がプラチナ触媒、ルテニウム触媒、パラジウム触媒、およびロジウム触媒から成る群より選択される請求項３の再結合器。
5. 前記触媒が基材上に支持される請求項１から４のいずれか一項の再結合器。
6. 前記基材が多孔質セラミック基材である請求項５の再結合器。
7. 前記基材が加熱素子を含む加熱管と熱連通する請求項５または６の再結合器。
8. 前記加熱素子により、触媒が最高２５０℃の作用温度を達成することができる請求項７の再結合器。
9. 臭素源の少なくとも一部が、臭素含有電解液を臭素蒸発器に露出させることによって生成される請求項２から８のいずれか一項の再結合器。
10. 前記臭素蒸発器が、臭素蒸気を通過させるために中空内部を有する長細管を備える請求項９の再結合器。
11. 前記臭素蒸発器が、前記臭素蒸発器の外部から内部へ臭素蒸気を通過させるために複数の開口部と開放された第１の端部とをさらに備える請求項１０の再結合器。
12. 臭素蒸発器を構成する材料が、セラミック、ガラス、およびプラスチックから成る群より選択される請求項９の再結合器。
13. 前記臭素蒸発器がメッシュによって少なくとも部分的に包囲される請求項９から１２のいずれか一項の再結合器。
14. 前記メッシュが多孔質セラミック、グラスファイバ、プラスチックファイバ、焼結プラスチックビーズ、またはグラスファイバソックスまたはセラミックスリーブ内に収容されたプラスチックビーズから形成される請求項１３の再結合器。
15. 前記メッシュが前記グラスファイバソックスから構成されている請求項１４の再結合器。
16. 前記臭素含有電解液が臭素富化電解液である請求項９から１５のいずれか一項の再結合器。
17. 前記臭素富化電解液が前記臭素蒸発器を包囲するメッシュ上に導入される請求項１６の再結合器。
18. 前記臭素富化電解液が臭素ポンプを介して供給される請求項１６または１７の再結合器。
19. 前記ハウジングが再結合器入口と再結合器出口をさらに備える請求項１から１８のいずれか一項の再結合器。
20. 前記再結合器入口が臭素蒸発器の中空内部と流体連通する請求項１９の再結合器。
21. 前記再結合器出口が電解液を亜鉛電解液タンクに戻す流体路と流体連通する請求項１９の再結合器。
22. 前記再結合器入口の少なくとも一部が、前記反応チャンバへの液体流を阻止するように配向される請求項１９の再結合器。
23. 前記再結合器入口の少なくとも一部が臭素蒸発器の長細管と略平行に延在する請求項２２の再結合器。
24. 前記再結合器入口の少なくとも一部が、前記反応チャンバを通る反応物および生成物の流れの方向に略垂直な方向に延在する請求項２２の再結合器。
25. 前記再結合器出口の少なくとも一部が、前記反応チャンバから液体流が出るのを阻止するように配向される請求項１９の再結合器。
26. 前記再結合器出口の少なくとも一部が前記反応チャンバに対して垂直に立つ請求項２５の再結合器。
27. 前記再結合器出口の開放端を通過する電解液流によって生成される圧力差により、臭素源と水素源が前記再結合器入口を通って前記反応チャンバ内に引き込まれ、前記ハロゲン化水素が前記再結合器出口を通って前記反応チャンバから引き出される請求項１９から２６のいずれか一項の再結合器。
28. 前記再結合器出口の前記開放端を通過する電解液流は、亜鉛電解液ポンプの作用によって達成される請求項２７の再結合器。
29. 前記流動電解液電池が亜鉛臭素流動電解液電池である請求項１から２８のいずれか一項の再結合器。
30. 流動電解液電池内の電解液流のｐＨを調節する方法であって、
    （ａ）ハロゲン源と水素源を再結合器に導入するステップであって、前記再結合器が前記ハロゲン源と前記水素源からのハロゲン化水素の生成を触媒する触媒を備えるステップと、
    （ｂ）生成された前記ハロゲン化水素を移動させ、前記電解液流に導入することによって、前記流動電解液電池内の前記電解液流のｐＨを調節するステップと、
    を備え、前記ハロゲン源および前記水素源を受容する反応チャンバ内の前記ハロゲン源、水素源、およびハロゲン化水素のすべてがガス状であることにより、前記触媒がいかなる液体流にも露出しない方法。
31. 前記ハロゲン源が臭素源である請求項３０の方法。
32. 臭素含有電解液を臭素蒸発器に露出させて臭素蒸気を生成することによって、前記臭素源の少なくとも一部を前記再結合器に導入するステップをさらに備える請求項３１の方法。
33. 前記臭素蒸気が、液体流が前記触媒に接触するのを阻止するように配向された再結合器入口を介して前記再結合器に流れ込む請求項３２の方法。
34. 請求項１から２９のいずれか一項の再結合器を使用する請求項３０から３３のいずれか一項の方法。