电力储存和盐水清洗系统的制作方法

电力储存和盐水清洗系统


背景技术：

1.可移动电力储存一直由锂基电池技术主导。随着交通工具(诸如电动汽车)的电气化以及便携式消费电子产品的日益普及，对这种电力的需求正在增加。通常，锂离子电池能够提供微瓦到千瓦级的功率，而兆瓦级容量电池是最近才开发出来的。大容量锂基电池可能会使用生产和放置昂贵的材料。
2.存储兆瓦时能量的能力对于电网和可再生能源应用是必要的。目前，与锂基电池相比，由于其稳定性和可扩展性，正在为此类应用开发大型液流电池。液流电池使用一对在单元中循环的化学成分，利用化学能发电。然而，液流电池通常是固定的，因为出于安全和环境考虑，这些电池的运输受到严格监管，增加了大量的限制和成本，并且在石油和天然气以及可再生能源的海上应用中，循环寿命可能会受到限制。
3.锂离子电池和通常的液流电池两者都可能会使用对环境有害且难以废弃处置的电解质和材料。这些因素的积累阻碍了在海上、海底和陆上偏远地区实施大型电力储存以满足能源需求。


技术实现要素：

4.这部分内容用于介绍概念的选择，这些概念将在下文的具体实施例部分中进一步描述。发明内容并不旨在指出所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在作为限制所要求保护的主题的范围的辅助。
5.在一方面，本文公开的实施方案可涉及电化学单元，该电化学单元包括：阳极；多孔阳极集电器；阴极；多孔阴极集电器；将阳极与阴极隔开并设置在阳极集电器周围的碱金属导电隔板。阴极可以包括海水。一个或多个实施方案的电池模块可以包括多个电化学单元。一个或多个实施方案的电池可以包括多个电池模块。
6.在另一方面，本文公开的实施方案可涉及容量为3mwh或更大的并且包括多个电化学单元的电池，其中每个电化学单元包括：海水阴极；和nasicon(钠超离子导体)隔膜。在另一方面，本文公开的实施方案涉及海水淡化设备，其包括：预处理段；过滤器；隔膜；和海水电池。
7.在另一方面，本文公开的实施方案可以涉及发电的方法，该方法包括：将模块运输到现场；在现场将海水加入到模块以提供电池；并用电池发电。该模块可以包括除了阴极之外的所有电池组件。
8.在最后方面，本文公开的实施方案可以涉及海水淡化方法，该方法包括：使海水流过电池；以及用海水对电池充电，其中电池包括多个电化学单元，电化学单元的每一个都包括由nasicon隔膜制成的隔板。
9.其他方面和优点将从以下的描述和所附的权利要求中显而易见。
附图说明
10.图1描绘了根据本公开的一个或多个实施方案的电化学单元的示意图。
11.图2a-2c描绘了根据本公开的一个或多个实施方案的电池模块。图2a描绘了一个或多个实施方案的电池模块的整体尺寸。还示出了在模块底部上的空气进口和海水进口，以及在模块顶部上的通气孔和海水出口(如图2b所标记的)。图2b描绘了一个或多个实施方案的电池模块，示出了模块的单元和各种组件的布置。如图所示，海水进口和空气进口位于模块底部，海水和空气可以横向通过单元。图2c描绘了一个或多个实施方案的单元的交错的排布。
12.图3a-b描绘了根据本公开的一个或多个实施方案的电池。
13.图4描绘了根据本公开的一个或多个实施方案的电池。
14.图5描绘了根据本公开的一个或多个实施方案的在近海结构附近使用一个或多个实施方案的电池。
15.图6描绘了根据本公开的一个或多个实施方案的在海上风力涡轮机附近使用一个或多个实施方案的电池。
16.图7描绘了根据本公开的一个或多个实施方案的在海水淡化工艺中使用一个或多个实施方案的电池。
17.图8描绘了在船舶上安装一个或多个实施方案的电池以供使用和/或运输。
18.图9描绘了一个或多个实施方案的电池在离岸数据中心中的使用。
具体实施方式
19.本文公开的一个或多个实施方案一般涉及利用来自海水的钠离子来产生电能的电化学单元。本文公开的其他实施方案一般涉及包括多个可以并联连接的电化学单元的电池模块。进一步的实施方案涉及包括多个利用来自海水的钠离子来产生电能的电池模块的电池。根据本公开的电池可以使用海水和其他环保材料(诸如钠和铝)提供可扩展的兆瓦电力储存容量。在一个或多个实施方案中，本公开的电池可以安全地运输并且成本低廉。一个或多个实施方案的电池可以是盐水清洁系统。一些实施方案的电池可能具有足够的可扩展性，以允许其用于大型海上电力储存，以支持海上可再生能源、石油和天然气行业以及海上运输船的需求。
20.本文公开的一个或多个实施方案一般涉及在给定地点发电的方法。进一步的实施方案涉及通过使用海水发电来淡化海水的方法。由于用于一个或多个实施方案的阴极的电解质是海水，因此电池可以安全地空载运输并在给定地点充电，从而降低安装和部署的成本。
21.诸如“大约”、“基本上”等术语旨在表示不需要精确地实现所列举的特性、参数或值，而是包括例如公差、测量误差、测量精度限制和本领域技术人员已知的其他因素的偏差或变化可以以不妨碍该特征旨在提供的效果的量发生。
22.类似地，术语“可以”和“可能”及其变体旨在是非限制性的，使得实施方案可以或可能包括某些元素或特征的叙述并不排除不包含这些元素或特征的本技术的其他实施方案。除非另有规定，公开的范围包括端点，并包括整个范围内的所有不同值和进一步划分的范围。
23.电池单元
24.在一个或多个实施方案中，根据本公开的电化学(或电池)单元可以是钠离子液流
单元。钠离子电池通常基于比诸如锂离子的电池技术更便宜、更丰富且毒性更低的原材料。在特定实施方案中，钠离子可来源于海水。在其他实施方案中，任何含钠离子的溶液都可用于提供钠离子。通常，海水或等效物可用作阴极。
25.在一个或多个实施方案的单元中，在充电和放电期间发生的电化学反应可以由以下方程式(i)和(ii)表示。在这样的实施方案中，给单元充电会消耗盐分并放出氯气(方程式(i))。放电时单元会消耗氧气和水，同时在放电期间会释放苛性钠(方程式(ii))。
26.充电：4nacl
→
4na

2cl2 4e
–
ꢀꢀꢀ(i)27.放电：4na

2h2o o2 4e
–
→
4naoh
ꢀꢀꢀ
(ii)
28.值得注意的是，排出的水通常比进入的海水含有更少的盐。此外，充电过程产生氯气，其可以通过本领域已知的常规方法收集。一个或多个实施方案的单元可以包括阳极、阴极、阳极集电器、阴极集电器和将阳极与阴极隔开的隔板。
29.一个或多个实施方案的阳极可以是本领域普通技术人员已知的任何合适的导电材料。在一些实施方案中，阳极可包括一种或多种含碳的、含锌的、含锡的、有机的或磷物种，它们可以选自由硬碳、(膨胀)石墨、炭黑、锌、锡、氧化锡、红磷和黑磷、以及对苯二甲酸钠组成的组。阳极材料可以是任何合适的材料，其选择可能会影响单元的整体容量，但一般不会影响整个单元设计。在特定实施方案中，阳极可以基本上由硬碳组成。在一个或多个实施方案中，阳极可以是颗粒形式。
30.一个或多个实施方案的阳极集电器可以是诸如泡沫金属的多孔导电材料。在一些实施方案中，阳极集电器可以是由铝、镍、铜和不锈钢组成的组中的一种或多种的泡沫。在特定实施方案中，阳极集电器可包括泡沫铝。在其他实施方案中，阳极集电器可以基本上由泡沫铝组成。在其他实施方案中，阳极集电器可以由泡沫铝组成。在阳极为颗粒形式的实施方案中，多孔阳极集电器的空隙容积可以至少部分地填充有阳极材料和电解质的淤浆。在特定实施方案中，阳极集电器的空隙容积可以大体上填充有阳极材料和电解质的淤浆。电解液可以是本领域已知的任何合适的电解液，可以根据诸如成本限制和功率需求的因素进行选择。在一些实施方案中，电解质可以是离子液体。特定实施方案的电解质可以是氨腈基离子液体。
31.在一个或多个实施方案中，活性阳极材料可以包括范围为约55至65重量％的量的阳极和范围为约25至35重量％的量的电解质。在其他实施方案中，单元可以包括范围为约50至70重量％的量的阳极和范围为约40至20重量％的量的电解质。
32.在一个或多个实施方案中，阳极集电器将通过密封件到达单元外部。通过密封件的阳极集电器可以包括电连接到上述多孔导电材料的电线。该密封件可由本领域技术人员已知的任何合适的材料制成。在特定实施方案中，密封件可以由环氧树脂制成。在这种情况下，单元外部上的阳极集电器可以通过绝缘涂层进行电隔离以防止电流泄漏。涂层可以包括任何合适的材料。在一些实施方案中，涂层可以包括例如暴露于氯、氢氧化钠、氯化铝和二氧化硫时稳定的聚合物。特定实施方案的涂层可以包括聚氯乙烯(pvc)。
33.一个或多个实施方案的阴极可以包括含钠离子的溶液。在一些实施方案中，含钠离子的溶液可以特别是诸如海水的水溶液。含钠离子溶液的钠离子含量没有特别限制，可以是海水中发现的任何含量。在一个或多个实施方案中，含钠离子的溶液可以包括范围为25、35、40或45g/kg的下限至40、45或50g/kg的上限的量的氯化钠，其中任何下限可以与任
何数学上兼容的上限组合使用。
34.一个或多个实施方案的海水可以包括海水淡化设备的流出物。普通技术人员将理解，所述流出物的钠含量可以显著高于海水中通常发现的钠含量。海水的使用可以提供基本上无限的钠储备，因此在没有其他老化现象的情况下，基本上可以提供无限的循环寿命。因此，能量密度最终可能仅受阳极容量和整个单元设计的限制。
35.一个或多个实施方案的含钠离子溶液可以泵送通过电化学单元以提供钠离子流。在一些实施方案中，单元可以竖直布置并且水横向泵送通过单元。可以将空气注入单元中以提供放电反应所需的氧气(上面的方程式(ii))。空气可以被注入一个或多个实施方案的单元的底部。
36.一个或多个实施方案的阴极集电器可以是多孔导电材料。在一些实施方案中，阴极集电器可以包括诸如铝、镍和不锈钢中的一种或多种的金属，或可以选自由硬碳、石墨、活性炭、炭黑和石墨烯组成的组的含碳物质。在特定实施方案中，阴极集电器可以包括碳毡。在其他实施方案中，阴极集电器可以基本上由碳毡组成。在其他实施方案中，阴极集电器可以由碳毡组成。需要注意的是，在阴极包括海水的实施方案中，由于海水的导电性质，不一定需要阴极电解质。
37.一个或多个实施方案的隔板可以包括本领域普通技术人员已知的任何合适的离子导电材料。在一些实施方案中，隔板可以包括钠超离子导体(nasicon)。在特定实施方案中，隔板可以基本上由nasicon组成。在一个或多个实施方案中，隔板可由nasicon陶瓷膜组成。一个或多个实施方案的nasicon可具有化学式na
1 x zr2si
x
p3–
x o
12
，其中0≤x≤3。在一些实施方案中，nasicon可以是na3zr2si2po
12
。
38.一个或多个实施方案的单元还可以包括增加导电性和机械稳定性的附加金属结构。金属结构可以包括由铝、镍和不锈钢组成的组中的一种或多种。一个或多个实施方案的金属结构可以是不锈钢丝网。
39.一个或多个实施方案的电池单元可以是管状单元。电池单元可以是圆柱形的并且包括在单元中径向居中的阳极和阳极集电器。阳极和阳极集电器可以通过隔板与阴极隔开。阳极集电器可以是圆柱形的，并且在一些实施方案中，可以被隔板围绕。一个或多个实施方案的电池可以包括圆柱形的并且可以设置在隔板周围的阴极集电器。
40.一个或多个实施方案的电池单元由图1表示。所述电池单元包括圆柱形的泡沫铝阳极集电器，该阳极集电器被由nasicon陶瓷膜制成的隔板围绕。泡沫铝的空隙容积填充有硬碳阳极材料和电解质的淤浆。在一些实施方案中，电解质可以是氨腈基离子液体或so2基无机离子液体。nasicon隔膜由多孔碳毡阴极集电器和海水阴极包覆。nasicon膜将阳极与阴极隔开。不锈钢丝网压缩了阴极集电器并增加了导电性。阳极集电器通过环氧树脂密封件。在电池外部，集电器通过聚合物涂层与周围的海水隔开。
41.一个或多个实施方案的电池单元可以具有范围为约2至30mm的直径。例如，电池单元可以具有2、5、10、15和20mm中的任一个的下限至5、10、15、20、25和30mm中的任一个的上限的范围的直径，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。特定实施方案的电池单元可以具有约20mm的直径。一个或多个实施方案的电池单元可以具有范围为约200至500mm的长度。在一些实施方案中，电池单元可以具有约10、20、50、100、200、250和300mm中的任一个的下限至约20、50、100、200、300、350、400和500mm中的任一个的上限的范围的长
度，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。根据本公开的一个或多个实施方案的电池单元的物理尺寸可以在合理的范围内变化，以修改模块设计和功率需求的某些方面。例如，在一些实施方案中，直径越小，潜在充电/放电率越高，但直径越大，能量密度越高。
42.一个或多个实施方案的电池单元可以提供范围为1、1.5、2、2.5和3v中的任一个的下限至3、3.5和4v中的任一个的上限的电压，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。在特定实施方案中，电池单元可以提供约3v的电压。
43.一个或多个实施方案的电池单元可以具有范围为200、500、1000、2500或5000次循环中的任一个的下限至1000、3000、5000、或10000次循环中的任一个的上限的循环寿命。其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。在特定实施方案中，电池单元可以具有至少200次循环、至少500次循环、至少1000次循环或至少5000次循环的循环寿命。
44.一个或多个实施方案的电池单元可以具有大致相同的充电率和放电率。在一些实施方案中，一个或多个实施方案的电池单元可以具有c/100、c/50、c/20、c/10或c/5中的任一个的下限至c/10、c/5、c/2、c或2c中的任一个的上限的范围的充电率(其中c是一小时充电率)，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。在相同的实施方案中，一个或多个实施方案的电池单元可以具有c/100、c/50、c/20、c/10或c/5中的任一个的下限至c/10、c/5、c/2、c或2c中的任一个的上限的范围的放电率(其中c是一小时放电率)，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。
45.本领域的普通技术人员将理解，受益于本公开，根据本公开的电池单元不限于上面明确公开的电池单元，并且可以根据其应用的具体要求进行调整。
46.电池模块
47.在一个或多个实施方案中，根据本公开的电池模块可以包括多个电化学单元。电池模块具体地可以包括多个上述的电化学单元。多个单元可以通过公共母线并联连接。然而，在一些实施方案中，单元可以串联连接。受益于本公开，本领域普通技术人员将理解，并联或串联的选择将取决于电池预期应用的电压和电流需求。在一个或多个实施方案的电池模块中，单元可以并联连接，使得模块电压可以等于单元的电压。例如，如果单元提供3v的电压，则模块也可以提供3v的电压。
48.电池模块所包含的单元的确切数量没有特别的限制，并且可以基于电池预期应用的电压和电流需求来选择。考虑到电池模块的可用宽度和高度以及电压和容量要求，在特定实施方案中，模块中的单元数量可以约为212个。在一些实施方案中，模块可以具有10、25、50、100、150、200或250中的任一个的下限至100、200、250、300或500中的任一个的上限的数量范围的电池，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。
49.一些实施方案的电池模块可以包括金属结构，该金属结构可以将各个单元固定在适当的位置，提供结构稳定性，和/或充当阴极集电器和母线中的一个或多个。金属结构可以由铝、镍、铜、银、锌、不锈钢和铅组成的组中的一个或多个制成，尽管它可以特别地由铝制成。
50.一个或多个实施方案的电池模块的整体大小没有特别限制。模块的最小宽度可以由外壳的壁厚、集电器/母线和其他连接件的尺寸以及电池的尺寸确定。在示例配置中，整个模块宽度可以约为350mm。参见图2a。在一些实施方案中，模块可以具有50、100、200、300
或500mm中的任一个的下限至200、300、400、500或750mm中的任一个的上限的范围的宽度，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。
51.模块的高度可以至少部分地由模块包含的单元的总数及其间距来确定。在一些实施方案中，各个模块的总高度受容器高度和供应管线直径的限制。在示例配置中，整个模块高度可以约为2m。参见图2a。在一些实施方案中，模块可以具有0.5、1.0、1.5、2.0和2.5m中的任一个的下限至1.0、1.5、2.0、2.5、3.0和4.0m中的任一个的上限的范围的高度，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。
52.模块的深度可以至少部分地由模块包含的电池的总数及其间距来确定。在示例配置中，整个模块深度可以约为0.195m。参见图2a。在一些实施方案中，模块可以具有0.10、0.14、0.18、0.20和0.22m中的任一个的下限至0.16、0.18、0.20、0.22和0.30m中的任一个的上限的范围的深度，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。
53.一个或多个实施方案的模块可以与水和空气供应管线连接。一个或多个实施方案的示例性电池模块的组件由图2b表示。
54.一个或多个实施方案的电池模块的单元布局没有特别限制，但可以尽可能紧凑，同时仍确保向每个单元供应足够的海水和空气。每个模块内的单元的空间分布可以根据水和空气流动要求进行优化，以提供低流动阻力。在一些实施方案中，单元布局可以包括交错的排布。图2c示出了一个或多个实施方案的示例性电池模块的单元布局。在一个或多个实施方案中，可选择海水流量以确保大体上所有产生的氯气都溶解在海水中。在一些实施方案中，海水的质量流量可以在每个充电/放电循环约150至250m3的范围内。在一些实施方案中，每个电池模块的海水的质量流量可以约为0.05至0.15m3。
55.在一些实施方案中，可以将诸如海水的含钠离子溶液泵送通过电池模块，以便横向通过单元(通过单元的最短尺寸)。空气可以通过单独的歧管进给至模块以确保足够的氧气供应。歧管可以在模块底部注入空气，确保在放电期间含钠离子的溶液被氧气饱和。在一些实施方案中，电池模块可以竖直布置，允许注入的空气在通过电池单元的同时上升到模块的顶部。多余的空气可以通过气体分离器或通气孔从模块中清除。
56.金属母线可以连接并联的一个或多个实施方案的模块的每个电池。金属可以是由铝、镍、铜、银、锌、不锈钢和铅组成的组中的一种或多种。在特定实施方案中，母线可以为铝母线。一个或多个实施方案的电池模块可以提供范围为100、200、300、400、500或600a中的任一个的下限至500、600、700、800或1000a中的任一个的上限的电流，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。在特定实施方案中，电池模块可以提供约540a的电压。
57.母线的大小受模块提供的总电流和制造母线的材料的影响。例如，由于铝的比电阻比铜高，因此铝母线的最小横截面面积必须约为铜的1.6倍。在一些实施方案中，铝母线将具有约592mm2的横截面面积。一个或多个实施方案的母线可以具有范围为3至4mm的厚度。在一些实施方案中，母线的厚度可以约为3.3mm。母线可以具有梯形的形状，并且在一些实施方案中，通过电缆直接与另一个模块或与下一行模块连接。
58.一个或多个实施方案的电池模块的外壳没有特别限制，但应选择为机械地支撑其内容物。在一个或多个实施方案中，外壳应该具有对海水大体上的化学抗性，同时仍然可以经济地生产和组装。在一些实施方案中，外壳还应该耐受由充电和放电过程产生的操作水平的氯气和苛性钠。示例性材料包括诸如pvc的塑料。外壳可具有约6mm的均匀壁厚。一个或
多个实施方案的模块设计不一定以任何最大化刚度的方法为特征，诸如串珠。
59.电池模块可以包括四个部分：两个歧管、容纳单元的长方体管和分隔片。参见图2b。第一歧管可以用作水进口和空气进口。第一歧管可以包括通过配件连接、安装在预制孔中并用锥形螺纹密封的供给管。第二歧管，其可以安装在模块的顶部，可以具有水出口管件、气体分离器和用于连接母线的开口。单元可以通过阴极集电器和分隔片固定，并作为单元与阳极母线一起组装。该组件与外管合并并且焊接，提供水密性。歧管可以足够长以避免大量电流流过海水。
60.受益于本公开，本领域的普通技术人员将理解，根据本公开的电池模块不限于上面明确公开的电池模块，并且可以根据其应用的具体要求进行调整。
61.电池
62.在一个或多个实施方案中，根据本公开的电池可以包括多个电池模块。电池可以特别包括多个上述电池模块。在一些实施方案中，多个电池模块可以通过母线串联连接。然而，在其他实施方案中，电池可以并联连接。受益于本公开，本领域的普通技术人员将理解，串联或并联的选择将取决于电池预期应用的电压和电流需求。
63.在特定实施方案中，电池模块可以布置成行。每行的模块可以通过母线串联连接，该母线可以由铝、镍、铜、银、锌、不锈钢和铅组成的组中的一种或多种制成。在特定实施方案中，母线可以由铝制成。成行的模块可以与例如模块顶部的铜缆连接。见图3a和3b。
64.电池所包含的模块和单元的确切数量不受特别限制，并且可以基于电池预期应用的电压和电流需求来选择。一个或多个实施方案的电池可以包括约50、100、150、200和250中的任一个的下限至约100、150、200、250或500中的任一个的上限的数量范围的电池模块，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。
65.一个或多个实施方案的电池可以具有约0.5、1、2、3、4、5和10mwh中的任一个的下限至约1、3、5、10和15mwh中的任一个的上限的范围的容量，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。在特定实施方案中，电池可具有0.5mwh或更多、1mwh或更多、2mwh或更多、3mwh或更多、4mwh或更多、5mwh或更多、或者10mwh或更多的容量。根据本公开的一个或多个实施方案的电池通常是高度可扩展的，允许提供非常高的容量。
66.一个或多个实施方案的电池可具有约100、200、300或500kw中的任一个的下限至约400、500、750或1000kw中的任一个的上限的范围的功率，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。在特定实施方案中，电池可具有200kw或更多、300kw或更多、400kw或更多、或者500kw或更多的功率。
67.一个或多个实施方案的电池可以提供范围为约100、200、300、400或500v中的任一个的下限至约500、600、750或1000v中的任一个的上限的电压，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。特定实施方案的电池可以提供约576v的电压。在电池模块串联连接的电池的一个或多个实施方案中，由电池提供的电压将近似为由电池模块提供的电压的总和。串联连接的电池模块的数量可以是提供期望电压所需的数量。
68.一个或多个实施方案的电池可以提供范围为100、200、300、400、500或600a中的任一个的下限至500、600、700、800或1000a中的任一个的上限的电流，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。在特定实施方案中，电池模块可以提供约540a的电压。在电池模块串联连接的电池的一个或多个实施方案中，由电池提供的电流将与由一个电池模块提供
的电流大致相同。
69.一个或多个实施方案的电池可以具有范围为200、500、1000、2500或5000次循环中的的任一个的下限至1000、3000、5000或10000次循环中的任一个的上限的循环寿命，其中任何下限可以与任何数学上兼容的上限配对。在特定实施方案中，电池可以具有至少200次循环、至少500次循环、至少1000次循环或至少5000次循环的循环寿命。
70.电池系统可以安装在标准船运集容器中以便于运输和处理。根据配置，电池可以包含至少多个电池模块、进口管和出口管以及电连接件。一个或多个实施方案的电池还可以包括外围设备。外围设备可以包括例如电池管理组件、过滤组件、空气压缩机(其可以为电化学反应提供足够量的氧气)和水泵中的一种或多种。在一些实施方案中，这些装置可以在20英尺容器的情况下单独放置(参见图3a)，或者在40英尺容器的情况下放置在电池容器内(参见图3b)。在采用相对较少数量的模块的实施方案中，设备可以放置在具有模块的20英尺容器内。40英尺容器的使用可以进一步增加单元和模块的数量。通常，电池的大小没有特别限制，可以包括多个串联或并联的容器。
71.一个或多个实施方案的空气压缩机能够以范围为约450至550毫巴的压力供应以范围为150、200、220或240m3/h的下限至250、275或300m3/h的上限的量的空气，其中任何下限可以与任何上限组合使用。
72.受益于本公开，本领域的普通技术人员将理解，根据本公开的电池不限于以上公开的电池并且可以根据其应用的具体要求进行调整。根据本公开的电池在循环时可以表现出卓越的容量保持率，这可以归因于循环时为电化学反应连续供应新鲜海水以及所用材料的化学稳定性。与现有电池技术相比，一些实施方案的电池还可以有利地对环境友好。
73.应用
74.这里介绍了一种大规模的、经济的和高效的设计，适用于成本、安全性、安装、环境问题和长期运行至关重要的海上应用和偏远地区。
75.一个或多个实施方案的电池可以与海上风车、波浪和潮汐转换器和电流激活的涡轮机一起为石油和天然气平台和钻井中的海上和近岸应用提供电力储存。一些实施方案的电池可以容易地整合到现有系统中。电池可以安装在海上结构附近的浮式结构上，也可以是半浸入的，其具有安装在容器内、模块之间、泵和压缩机之间的保护阻隔物。图5和图6描述了这些应用中的一些。在电池放置在海平面以上的实施方案中，海水可以通过模块泵送。
76.由于一个或多个实施方案的阴极是海水，电池可以作为模块安全地运输到最终使用的地点。所述模块可以包括除了阴极之外(即没有海水)的所有电池组件，降低了安装和部署的成本。模块可以在现场用海水充电以提供电池。这可对于海上和其他远程(包括近岸)站点的电力储存应用是有益的。
77.由于一个或多个实施方案的电池会释放具有降低的盐含量的水，因此电池可用于诸如海水淡化的工艺中。例如，当在充电模式下使用电池时，该电池可用于清洁海水淡化设备的盐卤水和压裂水。在充电期间还会产生高纯度氯气，可以捕获以供进一步使用。
78.在一些实施方案中，电池可用于海水淡化设备的海水预处理段，通过将海水转移到用电池出去盐并将水重新注入设备以在隔膜处进行更有效的过滤和海水淡化。该电池还可以用于从设备生产的卤水中移除盐分，然后再将其排放到海洋中。这种卤水处理可能有助于稳定当地环境的盐分水平。图7描绘了海水淡化设备中的电池应用。
79.一个或多个实施方案的电池还可以集成在运输船、游轮和驳船内，以在巡航期间存储电力并且在空闲期间供应电力。当不使用电池时，还可以在巡航期间清空电池容器(即移除海水)以减轻重量。电池可以在静止时充电。参见图8。
80.一些数据中心可能位于海底环境中以限制所需的冷却。一个或多个实施方案的电池可用于为所述数据中心提供电力存储。在特定实施方案中，电池可以提供备用电力以保持数据完整性。参见图9。
81.一些实施方案的电池还可以在没有附加氧气供应的情况下工作，而是缓慢地依赖于溶解在海水中的氧气。所述实施方案可以特别涉及电池在海底应用中的使用。在这种情况下，它将包括补偿罐和阻隔物，以保护系统防止进水入侵和抵抗海底压力。在某些情况下，如果没有附加的氧气供应，电池的运行效率可能会降低。
82.尽管前面的描述已经在本文中参考特定的装置、材料和实施方案进行了描述，但它并不旨在限于本文所公开的细节；相反，它扩展到所有功能上等效的结构、方法和用途，诸如在所附权利要求的范围内。在权利要求书中，装置-加-功能条款旨在涵盖本文描述为执行所述功能的结构，并且不仅包括结构上的等效物，而且包括等效的结构。因此，虽然钉子和螺钉可能不是结构上的等效物，因为钉子采用圆柱面将木制零件紧固在一起，而螺钉采用螺旋面，但是在扣紧木制零件的环境中，钉子和螺钉可以是等效的结构。申请人明确表示不援引35u.s.c.
§
112(f)对本文中的任何权利要求的任何限制，除非权利要求中明确使用“装置”一词和相关联的功能。