一种二次电池与电催化电解池混合装置

1.本发明属于能量存储与转换领域，更具体地，涉及一种二次电池与电催化电解池混合装置。

背景技术：

2.预计到本世纪下半叶，全球能源需求将翻一番。《巴黎协定》的目标是到2050年实现温室气体净零排放经济，以限制气候变化的影响。因此，以可持续的方式提供能源是我们这一代人面临的主要挑战之一。为了实现这一目标，社会必须从可再生能源中获取所有能源，并尽可能使最终用途电气化。其中，储能电池对于能量的短期存储最有效。
3.风能和太阳能等可再生能源面临的最大挑战之一是它们的不可预测性和间歇性。以太阳能为例，白天和夏季会产生过剩的能源，但在夜间和冬季，供应会减少。随着太阳光转化为电能的快速发展，存储可再生电力的问题变得更加突出。用于生产有价值的碳基燃料和氢能的电催化二氧化碳(co2)还原(co2rr)、电催化有机合成和电解水等等电催化反应既解决了存储间歇性可再生能源的需求，也解决了减少温室气体净排放的迫切需求。而绿碳基燃料将在平衡可再生电力供应与更长时间的需求方面发挥关键作用。

技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，尤其是现今可用的电池和电解槽技术根本不足以平衡可再生能源与大规模社会需求，本发明的目的在于提供一种二次电池与电催化电解池混合装置，其中通过将二次电池与电催化电解池进行功能上的组合、巧妙的耦合电池和电催化体系，得到一体化的二次电池与电催化电解池混合装置可以在电池模式或电催化模式的两室电池电解槽配置下运行(两室之间通过隔膜分隔)，其中，电池模式下可以实现短期储能；电催化模式则可以利用电化学能量转换，进而实现长期储能)，是一种能同时满足短期储能和长期储能需求的新的产品类别，兼具电池和电解器功能的双重用途储能，可提高整体效率。以基于本发明得到的碱性锌离子电池与二氧化碳还原电解池混合装置为例，储能和电催化之间的转换非常灵活，任意时间都可以进行，例如，可通过将锌离子电池充放电来实现储能功能，可通过外部供电并在zn电极端通入co2气体则可以实现电催化co2rr；此外，电催化co2rr的产物种类可以由电池最后一次的充放电状态来调控。当储能端以充电状态结束时，电催化co2还原端的产物为co；反之，储能端以放电状态结束时，电催化co2还原端的产物为甲酸。
5.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种二次电池与电催化电解池混合装置，其特征在于，包括电解池，以及位于电解池内的第一电极和第二电极；所述电解池用于容纳电解液；
6.并且，当所述第一电极和所述第二电极不与外接电源相连时，所述第一电极、所述第二电极和所述电解液能够构成二次电池，其中，所述第一电极是作为二次电池的正极，所述第二电极是作为二次电池的负极；同时，当所述第一电极和所述第二电极与外接电源相
连时，所述第一电极、所述第二电极和所述电解液能够构成电催化反应池，进行电催化反应，其中，所述第一电极是作为电催化反应池的阳极，所述第二电极是作为电催化反应池的阴极；如此使得所述混合装置能够在储能电池模式或电催化模式下工作。
7.作为本发明的进一步优选，所述二次电池为碱性锌离子电池；优选的，所述锌离子电池具体为镍锌电池、锌空气电池、锌银电池、锌汞电池；
8.所述电催化反应为二氧化碳电化学还原。
9.作为本发明的进一步优选，所述锌离子电池的负极为锌金属；所述锌离子电池的负极在二氧化碳电化学还原(co2rr)中用作电催化剂，所述锌离子电池的正极在二氧化碳电化学还原中作为阳极。
10.作为本发明的进一步优选，所述锌离子电池的负极是作为电催化二氧化碳还原的阴极催化剂，能够对经过二氧化碳处理后的电解液进行二氧化碳的电催化还原；优选的，所述二氧化碳处理具体为二氧化碳饱和处理；
11.并且，当所述混合装置是先经过储能电池模式、再切换至电催化模式时：
12.当所述锌离子电池储能状态最后一次为充电条件时，对应的电催化反应是将co2还原为co；
13.当所述锌离子电池储能状态最后一次为放电条件时，对应的电催化反应是将co2还原为甲酸。
14.作为本发明的进一步优选，所述混合装置还设置有co2入口、co出口以及甲酸出口；其中，所述co2入口能够向电解液中通入co2气体；所述co出口的设置位置位于电解液液面以上；所述甲酸出口位于容纳电解液的反应腔的侧壁或底部。
15.作为本发明的进一步优选，所述二次电池为铜锌电池、铅酸电池、pbo2/cu电池、镍镉电池、铋基电池、镓基电池、铟基电池、锡基电池、碳基电池和钯基电池中的任意一种，所述电催化反应为二氧化碳电化学还原。
16.作为本发明的进一步优选，所述二次电池为碱性镍基电池，所述电催化反应为电催化电解水；
17.或者，所述二次电池为铋基电池，所述电催化反应为电化学氮气还原；
18.或者，所述二次电池为铜基电池或镍基电池，所述电催化反应为电化学有机合成与转换。
19.作为本发明的进一步优选，所述二次电池为钴基电池、铜基电池、li离子电池、铋基电池、钼基电池、钌基电池、银基电池和钯基电池中的任意一种，所述电催化反应为电化学no还原(norr)、电化学硝酸根还原或氮气还原反应。
20.作为本发明的进一步优选，所述外接电源为太阳能电池或风力发电机。
21.按照本发明的另一方面，提供了上述二次电池与电催化电解池混合装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法是使该混合装置置于储能电池模式或电催化模式下工作；
22.优选的，所述使用方法是先经过储能电池模式工作阶段、再进入电催化模式工作阶段，具体包括以下步骤：
23.(1)储能电池模式工作阶段：调控开关使第一电极和第二电极不与外接电源相连，由此第一电极、第二电极和电解液将构成二次电池；通过对二次电池进行充放电处理，实现储能电池的功能；
24.(2)电催化模式工作阶段：调控开关使第一电极和第二电极与外接电源相连，由此第一电极、第二电极和电解液将构成电催化反应池，从而进行电催化反应，实现电催化的功能。
25.通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本发明中二次电池与电催化电解池混合装置，能够在储能电池模式或电催化模式下工作。当调节开关使混合装置处于电池模式时，该装置呈现出短期储能状态；当调节开关使混合装置处于电催化模式时，该装置能够实现能量转换，呈现出长期储能状态。该混合装置具有极强的灵活性，使用时可在储能电池模式、电催化模式之间灵活、任意的切换，能够应对社会需求随时执行储能和电催化转换。
26.本发明中二次电池与电催化电解池混合装置，是首次发明的一种具有可切换功能和产品选择性的新型混合系统，可以同时满足短期和长期的储能需求，尤其能够满足可再生能源新时代的实际需求。本发明通过超高效的集成电池和电解槽混合系统，可以在电池模式或电催化模式之一下连续运行，以便用户可以选择诸如：a)执行电网调频调峰；或者，b)以可选择性执行电催化反应(当电力低且某些化学品价格高时)。
27.这种混合系统非常灵活和坚固，因此尤其可以在电力和电化学转换的化学品的价格之间进行平衡套利、平抑能源价格波动带来的负面影响。例如，电池功能可以将日常电力不平衡货币化，而生产的化学品可以通过季节性电力不平衡货币化并为无法电气化的行业提供反馈。这些技术的新颖和突破性集成显着提高了性能，降低了成本并增加了正常运行时间。本发明设计得到的混合动力电池-电解系统是一个以市场为导向的绿创新系统，为工业上同时实现大规模长短期储能打开了新的大门。这将推动能源、生产和消费革命。
28.以二次电池为碱性锌离子电池、电催化反应池为二氧化碳还原电解池为例，本发明中的混合装置具有储能和电催化co2还原功能，在使用时，可以取得下列有益效果：
29.(1)由于系统完全灵活(-100％/+100％)，因此持续运营和电力与碳基燃料价格平衡套利。由于80-92％(hhv)的高效率和负责任地使用稀缺的绿电子，降低了电力成本。由于丰富且无冲突的活性材料(镍和锌)，可大规模部署。由于材料使用、电力电子、工厂和足迹平衡的协同作用，资源的有效利用。由于碱性电解和镍锌电池技术的持久组合，使用寿命长(20年以上)，无需更换电池组。降低有效电池成本，因为镍锌电池具有高放电深度而不会发生电极退化，并且完全抗过充电(电解)。由于水基电解质，不易燃(与锂离子电池或钠硫电池不同)。由于不使用危险材料(与pem电解槽或锂离子电池不同)，在使用寿命结束时回收简单且成本低。
30.(2)本发明提供了一个可以同时满足短期和长期储能需求的单一平台。在持续供电期间，系统将根据电网需求变化进行充电和放电，从而将日常供应不平衡货币化。而在特殊天气条件下，间歇性可再生电力供应，电力可用于电解和一氧化碳或甲酸生产，这是碳氢化合物合成的基石。这可以通过季节性供应失衡获利。从一个平台产生两种收入流的能力可以在电力和二氧化碳价格之间进行平衡套利，从而比一次性系统具有经济优势。例如，该系统可用于在电价低时储存电力和生产现场co2，并在电价高时出售电力。这两种技术的集成提供了资源、材料使用、工厂平衡和足迹的有效利用。
31.(3)当考虑季节性变化时，传统的电催化装置可能会导致一种或多种产品的供应短缺并减少利润。相比之下，本发明中的混合系统可以降低季节性产品之间的转换成本，从
而消除了拆卸/组装电堆的额外成本(更不用说拆卸电堆不是一个实际的选择)，同时利用工厂的全部产能全天候。同时，当权衡为长期生产进行前期投资的决定时，混合系统会脱颖而出。这在存在经济(甚至政治)不确定性导致需求、供应和商品价格发生重大变化的市场中非常重要(例如，如果投资者因为供应过剩而决定停止某种产品生产)。技术经济分析预估表明，与单模系统(不同产品的专用电极)相比，混合系统的利润能够得到明显增加，因为混合系统可以适应价格和需求的季节性波动，产生额外的通过在长期和短期储能功能和不同的co2rr产品之间交替使用来获利(化学品和电力价格快速浮动)。
32.(4)对于多种碳氢化合物(例如co和甲酸)的生产，同样可以考虑，在这种情况下，简单地切换电解槽的极性以在不更换催化剂的情况下快速切换产品会更实用。co和甲酸可能不是最吸引人的产品，但这项工作为未来的工作奠定了基础，可以开发新系统以在同一系统中在多碳产品或气态和液态产品之间切换。
33.(5)即使电网受到限制，也允许额外的太阳能和风能开发。通过在价格低时储存电力和生产碳基燃料以及在价格高时出售电力来改善可再生能源发电资产的商业案例。为离网社区提供全年可再生能源。为工业客户现场生产绿碳基燃料并平衡电力需求。并且这种有效的降低大气中co2的含量，基于目前碳达峰、碳中和的目标，可以从碳税中获利。
34.综上，本发明中的混合装置是一种能够同时满足短期和长期储能需求的单一平台，是一种新的产品类别，具有突破性的灵活性、坚固性、高效性，使用的材料价格低廉且易于回收，有望平衡可再生能源与大规模社会需求。
附图说明
35.图1是基于本发明得到的一种碱性锌离子电池与二氧化碳还原电解池混合装置的示意图(co2是选择性通入的，在电池模式下不通入co2，在电催化co2rr模式下才通入co2)。
36.图2是图1所示混合装置的储能和电催化co2rr的示意图(在电池模式下不通入co2，在电催化co2rr模式下才通入co2)。
37.图3是图1所示混合装置的储能模块的具体阶段对应的电催化co2rr产物种类选择性的调控。
38.图4是锌空气电池的装置示意图。
39.图5是基于本发明得到的一种碱性镍铁电池与电解水电解池混合装置的示意图。
具体实施方式
40.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
41.总的来说，本发明中二次电池与电催化电解池混合装置，巧妙的耦合了储能电池和电催化转换，可实现能量存储与转换。
42.以锌离子电池为例，金属锌是一种高析氢电位的材料，在水系电催化co2rr中颇受青睐。基于本发明，通过将碱性锌离子电池与电催化co2rr相结合，巧妙的耦合电池和电催化体系，得到的碱性锌离子电池与二氧化碳还原电解池混合装置，能够在储能和电催化之
间的灵活转换，以实现短期储能、长期储能的灵活调整。此外，改变储能锌电池的工作状态(即，最后一次是充电还是放电)，可以实现了电催化co2rr产物选择性的切换调控。
43.基于本发明得到的一种碱性锌离子电池与二氧化碳还原电解池混合装置，如图1所示，所述锌离子电池为负极采用锌金属的电池，电解液为碱性电解液，且包含饱和锌离子。
44.所述锌离子电池可以为镍锌电池、锌空气电池或锌锰电池等任意以锌金属为负极的碱性锌离子电池。
45.一些实施例中，锌离子电池为镍锌电池，电池电催化混合系统的运行模式如下：以锌片为负极，以烧结镍电极(羟基氧化镍/氢氧化镍)为正极，正负极通过隔膜分隔，以氧化锌或草酸锌饱和的1-6m氢氧化钾作为电解液。将正极和负极插入含有电解液的电解池中，利用电池测试系统对镍锌电池进行充放电测试。如图2所示，通过控制镍锌电池最后状态为充电，接着对其进行电催化co2rr的应用，相应的还原产物为co。通过控制镍锌电池最后的状态为放电，随后的电催化co2转换的产物为甲酸。
46.一些实施例中，镍电极为商用的烧结镍电极，锌负极为纯度为99.9％-99.99％的锌片，正负极通过隔膜分隔，以氧化锌或草酸锌饱和的1-6m氢氧化钾作为电解液。两电极直接插入含有电解液的电解池中，控制正负极电极片在电解液中的面积为1*1cm2，二者之间的距离为1-3cm。利用蓝电电池测试系统对镍锌电池进行充放电测试。
47.一些实施例中，锌离子电池为锌空气电池：以锌片为负极，以空气中的氧气为正极，正负极通过隔膜分隔，以氧化锌或草酸锌饱和的1-6m氢氧化钾作为电解液。将正极和负极插入含有电解液的电解池中，利用电池测试系统对锌空气电池进行储能测试。通过控制锌空气电池最后状态为充电，接着对其进行电催化co2rr的应用，相应的还原产物为co。通过控制锌空气电池最后的状态为放电，随后的电催化co2转换的产物为甲酸。
48.一些实施例中，锌离子电池为碱性锌锰电池，电池电催化混合系统的运行模式如下：以锌片为负极，以mno2为正极，正负极通过隔膜分隔，以氧化锌或氯化锌饱和的1-6m氢氧化钾作为电解液。将正极和负极插入含有电解液的电解池中，利用电池测试系统对碱性锌锰电池进行储能测试。通过控制锌锰电池最后状态为充电，接着对其进行电催化co2还原的应用，相应的还原产物为co。通过控制锌锰电池最后的状态为放电，随后的电催化co2转换的产物为甲酸。
49.进一步的，基于本发明，还可以通过设计和优化制备工艺流程，调控电池的储能过程中的充放电电流密度、循环圈数、充放电时间、放电截止电压和恒电压充放电等外界因素，对锌片负极的状态进行调控。
50.例如，在优选实施例中，如图3所示，所述锌离子电池(即，镍锌电池)处于满负荷储能时，zn电极表面为zn枝晶状态，相应的电催化co2rr的co产物选择性最高；储能电池处于放电截止时，zn电极表面为纳米片状态，相应的电催化co2rr到甲酸产物的选择性最高。同样的效果也适用于其它锌离子电池，如锌空气电池、锌锰电池等。
51.以下为具体实施例：
52.实施例1
53.(1)镍锌电池的组装：镍电极为商用的烧结镍电极，锌负极为纯度为99.9％-99.99％的锌片，以氧化锌或草酸锌饱和的6m氢氧化钾作为电解液。利用蓝电电池测试系统
对镍锌电池进行充放电测试。co2rr性能评估：在co2饱和的0.1m khco3中，采用联有气相谱(gc)的电化学工作站，利用恒电位电解对二氧化碳进行还原，电位范围为-0.9v～1.5v vs可逆氢电极(rhe)。co2rr的气体产物用气相谱进行标定检测，液态产物用核磁共振来进行标定检测。
54.(2)通过调控充放电条件：充放电电流密度(10，20，30ma cm-2
)，充电时间(10，20，30，40，50分钟)，放电截止电压(1.0，1.2，1.4，1.6v)和恒电压充放电等，对锌片负极的电催化co2rr的性能进行调控。通过控制上述实验参数，调控最后一次状态是充电，电催化co2rr的主要产物为co；控制电池最后的充放电状态为放电，电催化co2rr的主要产物为甲酸。
55.实施例2
56.(1)一种锌空气电池与二氧化碳还原电解池混合装置。锌空气电池组装：空气电极为商用的活性炭(喷涂在泡沫镍上)，锌负极为纯度为99.9％-99.99％的锌片，以氧化锌或草酸锌饱和的6m氢氧化钾作为电解液。最后为电池的组装(图4)，电池外壳采用pmma材料，利用蓝电电池测试系统对锌空气电池进行充放电测试。系统的co2rr性能评估同实施例1一致。
57.(2)锌-空气电池与电催化co2还原系统的性能测试同实施例1一致。
58.通过调控充放电条件：充放电电流密度(10，20，30ma cm-2
)，充电时间(10，20，30，40，50分钟)，放电截止电压(1.0，1.2，1.4，1.6v)和恒电压充放电等，对锌片负极的电催化co2rr的性能进行调控。通过控制上述实验参数，调控最后一次状态是充电，电催化co2rr的主要产物为co；控制电池最后的充放电状态为放电，电催化co2rr的主要产物为甲酸。
59.实施例3
60.(1)一种铅酸电池与二氧化碳还原电解池混合装置。铅酸电池组装：铅酸电池放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。以硫酸作为电解液，利用蓝电电池测试系统对碱性锌锰电池进行充放电测试。系统的co2rr性能评估同实施例1一致。
61.(2)铅酸电池与电催化co2rr系统的性能测试同实施例1一致。
62.通过选择充放电参数，对铅酸电池的正负极进行腐蚀和再生。对硫酸铅的电催化co2rr的性能进行调控。通过控制上述实验参数，电催化co2rr的主要产物为甲酸。
63.实施例4
64.一种镍铁电池与电解水混合装置。镍铁电池具有产生氢气的不良怪癖。当镍铁电池处于过充电状态时，镍铁电池就开始发生电解水。其中，镍电极端发生电化学氧气析出反应，铁电极端发生电化学氢气析出反应。
65.镍铁电池是自爱迪生时代以来一直可用的镍铁电极，基于本发明得到的混合装置结合了当今商业上可用的碱性电解技术。这种电池系统可以在高压下捕获和储存氢气，这使其非常节能并能够与电池技术竞争。传统电池，例如基于锂的电池，可以在短期内储存能量，但当它们充满电时，它们必须释放多余的能量，否则它们可能会过热和退化。另一方面，镍铁电池在充满电时保持稳定，此时它可以转变为制造氢气。
66.上述实施例仅为示例，基于本发明，还可以是其它二次电池(如，铜锌电池、铅酸电池、pbo2/cu电池、镍镉电池、铋基电池)与二氧化碳还原电解池混合装置；其它二次电池与电催化混合装置，如，碱性镍基电池与电解水、铜基电池或镍基电池与电化学有机合成与转
换；其它二次电池(如，钴基电池、铜基电池、li离子电池、铋基电池、钼基电池、钌基电池、银基电池和钯基电池)与电化学no还原(norr)、电化学硝酸根还原或氮气还原反应。另外，也可根据水电解行业等现有技术或已知改进方向，对系统的细节组件进行灵活调整，例如，可进一步研究开发双功能催化剂(高效运行her/oer)以减少供应链的复杂性；当然，也可以连接已有可再生能源系统(例如，通过连接到混合系统的光伏太阳能屋顶提供可再生能源)，在当地电动汽车充电、重型运输加氢和电网平衡之间进行平衡套利、平抑能源价格波动带来的负面影响。
67.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种二次电池与电催化电解池混合装置，其特征在于，包括电解池，以及位于电解池内的第一电极和第二电极；所述电解池用于容纳电解液；并且，当所述第一电极和所述第二电极不与外接电源相连时，所述第一电极、所述第二电极和所述电解液能够构成二次电池，其中，所述第一电极是作为二次电池的正极，所述第二电极是作为二次电池的负极；同时，当所述第一电极和所述第二电极与外接电源相连时，所述第一电极、所述第二电极和所述电解液能够构成电催化反应池，进行电催化反应，其中，所述第一电极是作为电催化反应池的阳极，所述第二电极是作为电催化反应池的阴极；如此使得所述混合装置能够在储能电池模式或电催化模式下工作。2.如权利要求1所述混合装置，其特征在于，所述二次电池为碱性锌离子电池；优选的，所述锌离子电池具体为镍锌电池、锌空气电池、锌银电池、锌汞电池；所述电催化反应为二氧化碳电化学还原。3.如权利要求2所述混合装置，其特征在于，所述锌离子电池的负极为锌金属；所述锌离子电池的负极在二氧化碳电化学还原(co2rr)中用作电催化剂，所述锌离子电池的正极在二氧化碳电化学还原中作为阳极。4.如权利要求2所述混合装置，其特征在于，所述锌离子电池的负极是作为电催化二氧化碳还原的阴极催化剂，能够对经过二氧化碳处理后的电解液进行二氧化碳的电催化还原；优选的，所述二氧化碳处理具体为二氧化碳饱和处理；并且，当所述混合装置是先经过储能电池模式、再切换至电催化模式时：当所述锌离子电池储能状态最后一次为充电条件时，对应的电催化反应是将co2还原为co；当所述锌离子电池储能状态最后一次为放电条件时，对应的电催化反应是将co2还原为甲酸。5.如权利要求2所述混合装置，其特征在于，所述混合装置还设置有co2入口、co出口以及甲酸出口；其中，所述co2入口能够向电解液中通入co2气体；所述co出口的设置位置位于电解液液面以上；所述甲酸出口位于容纳电解液的反应腔的侧壁或底部。6.如权利要求1所述混合装置，其特征在于，所述二次电池为铜锌电池、铅酸电池、pbo2/cu电池、镍镉电池、铋基电池、镓基电池、铟基电池、锡基电池、碳基电池和钯基电池中的任意一种，所述电催化反应为二氧化碳电化学还原。7.如权利要求1所述混合装置，其特征在于，所述二次电池为碱性镍基电池，所述电催化反应为电催化电解水；或者，所述二次电池为铋基电池，所述电催化反应为电化学氮气还原；或者，所述二次电池为铜基电池或镍基电池，所述电催化反应为电化学有机合成与转换。8.如权利要求1所述混合装置，其特征在于，所述二次电池为钴基电池、铜基电池、li离子电池、铋基电池、钼基电池、钌基电池、银基电池和钯基电池中的任意一种，所述电催化反应为电化学no还原(norr)、电化学硝酸根还原或氮气还原反应。9.如权利要求1所述混合装置，其特征在于，所述外接电源为太阳能电池或风力发电机。10.如权利要求1－9任意一项所述二次电池与电催化电解池混合装置的使用方法，其
特征在于，所述使用方法是使该混合装置置于储能电池模式或电催化模式下工作；优选的，所述使用方法是先经过储能电池模式工作阶段、再进入电催化模式工作阶段，具体包括以下步骤：(1)储能电池模式工作阶段：调控开关使第一电极和第二电极不与外接电源相连，由此第一电极、第二电极和电解液将构成二次电池；通过对二次电池进行充放电处理，实现储能电池的功能；(2)电催化模式工作阶段：调控开关使第一电极和第二电极与外接电源相连，由此第一电极、第二电极和电解液将构成电催化反应池，从而进行电催化反应，实现电催化的功能。

技术总结

本发明属于能量存储与转换领域，公开了一种二次电池与电催化电解池混合装置，包括电解池、第一电极和第二电极；当不与外接电源相连时，第一电极、第二电极和电解液能够构成二次电池；当与外接电源相连时，第一电极、第二电极和电解液能够构成电催化反应池，进行电催化反应；如此使得混合装置能够在储能电池模式或电催化模式下工作。本发明得到一体化的二次电池与电催化电解池混合装置，可以在电池模式或电催化模式下运行(其中，电池模式下可以实现短期储能；电催化模式则可以利用电化学能量转换，进而实现长期储能)，是一种能同时满足短期储能和长期储能需求的新的产品类别，兼具电池和电解器功能的双重用途，可提高整体效率。可提高整体效率。可提高整体效率。