Евразийский сервер публикаций

Евразийский патент № 036418

   Библиографические данные
(11)036418    (13) B1
(21)201890003

 A ]   B ]   C ]   D ]   E ]   F ]   G ]   H ] 

Текущий раздел: H     


Документ опубликован 2020.11.09
Текущий бюллетень: 2020-11  
Все публикации: 036418  
Реестр евразийского патента: 036418  

(22)2016.06.16
(51) H01M 8/18 (2006.01)
H01M 4/92 (2006.01)
H01M 4/90 (2006.01)
H01M 4/96(2006.01)
(43)A1 2018.07.31 Бюллетень № 07  тит.лист, описание 
(45)B1 2020.11.09 Бюллетень № 11  тит.лист, описание 
(31)15020098.8
(32)2015.06.16
(33)EP
(86)EP2016/063943
(87)2016/202950 2016.12.22
(71)КРОМ ПЛЕЙТЕД ПАУЭР САС (FR)
(72)Финкельштайн Дэвид Элен (CH)
(73)КРОМ ПЛЕЙТЕД ПАУЭР САС (FR)
(74)Беляева Е.Н. (BY)
(54)ВЫСОКОМОЩНЫЙ ПРОТОЧНЫЙ РЕДОКС-АККУМУЛЯТОР НА ОСНОВЕ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ПАРЫ CRIII/CRVI И ЕГО АКТИВИРУЕМАЯ РЕГЕНЕРАЦИЯ
   Формула 
(57) 1. Перезаряжаемый проточный редокс-аккумулятор, содержащий электрохимический элемент, включающий
по меньшей мере один положительный электрод в положительном полуэлементе и отрицательный электрод в отрицательном полуэлементе;
ион-проводящую мембрану между двумя полуэлементами, причем мембрана выполнена для двойного кислотного анолита и католита или выполнена для кислотного анолита и щелочного католита;
по меньшей мере две емкости для католита и анолита;
один или более насосов для обеспечения циркуляции католита и анолита через катодные и анодные полуэлементы соответственно и
по меньшей мере один анолит и по меньшей мере один католит;
отличающийся тем, что
анолит содержит по меньшей мере одно топливо, способное обеспечивать обратимое окисление, по меньшей мере один электролит для обеспечения электропроводности и по меньшей мере один растворитель;
католит содержит окислительно-восстановительную пару CrIII/CrVI, по меньшей мере один электролит для обеспечения электропроводности, по меньшей мере один растворитель и по меньшей мере один электрохимически обратимый медиатор транспорта электронов, который обладает способностью обеспечивать гомогенное окисление CrIII до CrVI с использованием электрохимического и химико-каталитического механизма ЕСкат в растворе.
2. Проточный редокс-аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что медиатор транспорта электронов имеет стандартный электродный потенциал (E0) от +0,980 до +1,800 В.
3. Проточный редокс-аккумулятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что медиатор транспорта электронов выбран из группы, состоящей из
Се4+/Се3+;
Ru(бипи)33+/Ru(бипи)32+, где бипи означает 2,2'-дипиридин и/или 2,2'-дипиридин, замещенный одним или более заместителями, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, гидрокси, нитро, фторалкила, фторалкокси, фторарила, циано, алкокси, карбокси, -OC(=O)R0, -SO32-, -SO2X или -С(=О)-Х, где X означает водород, C16-алкил, -OR1, фторалкил или -NR2R3, где R0, R1, R2 и R3 независимо друг от друга представляют собой водород, C16-алкил, С57-циклоалкил, фторалкил, фенил, замещенный фенил, где указанными фенильными заместителями являются C16-алкил или C16-алкокси, фтор, хлор, бром, гидрокси, нитро, фторалкил, фторалкокси или циано, при условии, что при необходимости замещенный 2,2'-дипиридин имеет более положительный потенциал восстановления, чем Е0 = +1,24 В по сравнению с НВЭ;
Ru(фен)33+/Ru(фен)32+, где фен означает 1,10-фенантролин и/или 1,10-фенантролин, замещенный одним или более заместителями, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, гидрокси, нитро, фторалкила, фторалкокси, фторарила, циано, алкокси, карбокси, -OC(=O)R0, -SO32-, -SO2X или -С(=О)-Х, где X означает водород, C16-алкил, -OR1, фторалкил или -NR2R3, где R0, R1, R2 и R3 независимо друг от друга представляют собой водород, C16-алкил, С57-циклоалкил, фторалкил, фенил, замещенный фенил, где указанными фенильными заместителями являются C16-алкил или C16-алкокси, фтор, хлор, бром, гидрокси, нитро, перфторалкил, фторалкокси, циано, где при необходимости замещенный 1,10-фенантролин имеет более положительный потенциал восстановления, чем Е0 = +1,20 В по сравнению с НВЭ;
Fe(фен)33+/Fe(фен)32+, где фен означает 1,10-фенантролин и/или 1,10-фенантролин, замещенный одним или более заместителями, выбранными из фтора, хлора, брома, гидрокси, нитро, фторалкила, фторалкокси, фторарила, циано, алкокси, карбокси, -OC(=O)R0, -SO32-, -SO2X или -С(=О)-Х, где X означает водород, C16-алкил, -OR1, перфторалкил или -NR2R3, где R0, R1, R2 и R3 независимо друг от друга представляют собой водород, C16-алкил, С57-циклоалкил, фторалкил, фенил, замещенный фенил, где указанными фенильными заместителями являются C16-алкил или C16-алкокси, фтор, хлор, бром, гидрокси, нитро, фторалкил, фторалкокси, циано, где при необходимости замещенный 1,10-фенантролин имеет более положительный потенциал восстановления, чем E0 = 1,15 В по сравнению с НВЭ;
Fe(бипи)33+/Fe(бипи)32+, где бипи означает 2,2'-дипиридин и/или 2,2'-дипиридин, замещенный одним или более заместителями, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, гидрокси, нитро, фторалкила, фторалкокси, фторарила, циано, алкокси, карбокси, -OC(=O)R0, -SO32-, -SO2X или -С(=О)-Х, где X означает водород, C16-алкил, -OR1, фторалкил или -NR2R3, где R0, R1, R2 и R3 независимо друг от друга представляют собой водород, C16-алкил, С57-циклоалкил, фторалкил, фенил, замещенный фенил, где указанными фенильными заместителями являются C16-алкил или C16-алкокси, фтор, хлор, бром, гидрокси, нитро, фторалкил, фторалкокси, циано, где при необходимости замещенный 2,2'-дипиридин имеет более положительный потенциал восстановления, чем Е0 = +1,03 В по сравнению с НВЭ;
Fe(PR3)53+/Fe(PR3)52+, где R выбран из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, гидрокси, нитро, фторалкила, фторалкокси, фторарила, циано, алкокси, карбокси, -OC(=O)R0, -SO32-, -SO2X или -С(=О)-Х, где X означает водород, C16-алкил, -OR1, фторалкил или -NR2R3, где R0, R1, R2 и R3 независимо друг от друга представляют собой водород, C16-алкил, С57-циклоалкил, фторалкил, фенил, замещенный фенил, где указанными фенильными заместителями являются C16-алкил или C16-алкокси, фтор, хлор, бром, гидрокси, нитро, фторалкил, фторалкокси, циано;
Fe(CO)x(PR)5-x3+/Fe(CO)x(PR)5-x2+, где R выбран из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, гидрокси, нитро, фторалкила, фторалкокси, фторарила, циано, алкокси, карбокси, -OC(=O)R0, -SO32-, -SO2X или -С(=О)-Х, где X означает водород, C16-алкил, -OR1, фторалкил или -NR2R3, где R0, R1, R2 и R3 независимо друг от друга представляют собой водород, C16-алкил, С57-циклоалкил, фторалкил, фенил, замещенный фенил, где указанными фенильными заместителями являются C16-алкил или C16-алкокси, фтор, хлор, бром, гидрокси, нитро, фторалкил, фторалкокси, циано; и где х означает 1-4;
Fe(CO)x3+/Fe(CO)x2+, где х составляет 1-4;
Cr(h6-C6RxH6-x)2, где R представляет собой сульфонат (-SO3-), а х означает 0-6;
Cr(CO)4(P(OC6RxH5-x)3)2, где R представляет собой сульфонат (-SO3-) и х = 0-5;
Cr(СО)4(P(OCH2R)3)2, где R представляет собой сульфонат (-SO3-) или гидроксил (-ОН);
и их смесей.
4. Проточный редокс-аккумулятор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что католит представляет собой жидкость, содержащую по меньшей мере один электрохимически обратимый медиатор транспорта электронов, электролит для обеспечения электропроводности и регулирования рН, включая сильную кислоту со значением pKa, равным 2 или менее, или просто электролит для обеспечения электропроводности; и растворитель.
5. Проточный редокс-аккумулятор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что анолит представляет собой жидкость, содержащую раствор топлива, способного обеспечивать обратимое окисление, электролит для обеспечения электропроводности и регулирования рН, включая сильную кислоту со значением pKa, равным 2 или менее, или просто электролит для обеспечения электропроводности; и растворитель, выбранный из группы, состоящей из воды, ацетонитрила, диметилсульфоксида, диметилформамида, метанола, этанола, 1-пропанола, изопропанола, простого эфира, диглима, тетрагидрофурана, глицерина и их смесей.
6. Проточный редокс-аккумулятор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что обратимое топливо представляет собой жидкость, содержащую окислительно-восстановительную пару, выбранную из группы, состоящей из: (1) ZnII/Zn; (2) Н+2; (3) VIII/VII; (4) CrII/Cr; (5) CrIII/CrII; (6) AlIII/Al; (7) ZrIV/Zr; (8) CoII/Со; (9) NiII/Ni; (10) CdII/Cd; (11) InIII/InII/InI/In; (12) GaIII/GaI/Ga; (13) SnII/Sn; (14) SnIV/SnII; (15) SbIII/Sb; (16) PbII/Pb; (17) LiI/Li; (18) NaI/Na; и/или окисленных и восстановленных конъюгатов (19) антрахинон 2,6-дисульфоната и их смесей.
7. Проточный редокс-аккумулятор по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что положительный электрод включает по меньшей мере один катодный катализатор и при этом указанный катодный катализатор выбран из группы, состоящей из стеклоуглерода, графита, сажи, древесного угля, Au, Pd, Ag, Pt, Ni, Ir, Ru, Rh, сплавов Au, Pd, Ag, Pt, Ni, Ir, Ru, Rh, содержащих по меньшей мере 50% Au, Pd, Ag, Pt, Ni, Ir, Ru, Rh и их смесей.
8. Проточный редокс-аккумулятор по п.7, содержащий по меньшей мере два разделенных катодных катализатора, при этом указанные катализаторы являются электрически разделенными.
9. Проточный редокс-аккумулятор по п.8, отличающийся тем, что первый катодный катализатор пригоден для восстановления Cr2O72- (разрядки), а второй катализатор пригоден для высокопотенциального окисления (перезарядки) медиатора.
10. Проточный редокс-аккумулятор по п.8 или 9, отличающийся тем, что катализатор восстановления (разрядки) установлен с возможностью физического внесения в католит и извлечения из католита в процессе работы.
11. Проточный редокс-аккумулятор по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что катализатор высокопотенциального окисления (зарядки) является элементом, установленным с возможностью физического размещения в католите и извлечения из католита в процессе работы.
12. Проточный редокс-аккумулятор по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что катод установлен с возможностью в ходе восстановления (разрядки) периодической подачи импульсов до низких значений потенциалов для удаления любых осадков или загрязнений, которые могли накопиться на катоде.
13. Способ аккумулирования электрической энергии, включающий следующие этапы:
a) циркулирование электролита через положительный полуэлемент в проточном редокс-аккумуляторе по любому из пп.1-12;
b) подключение тока источника энергии к положительному электроду указанного проточного редокс-аккумулятора,
причем электрохимически обратимый медиатор транспорта электронов гетерогенно окисляется катодом для гомогенного окисления Cr3+ до Cr2O72- без одновременного окисления воды.
Zoom in