全釩氧化還原液流電池是一種新型綠色的二次電池,具有容量和功率可調(diào)、大電流無損深度放電、使用壽命長、易操作和維護等�(yōu)�。它作為一種單一金屬離子的大型儲能系�(tǒng),避免了傳統(tǒng)鉛酸電池和Fe/Cr 電池的電解液交叉污染問題,在�(yīng)用于再生能源的固定儲能裝置方�,展示了很大的優(yōu)勀�
全釩氧化還原液流電池是將化學(xué)能和電能相互�(zhuǎn)�。化�(xué)能存儲于不同階態(tài)的釩離子中,電解�(zhì)溶液為釩離子硫酸電解�,電解液通過泵從兩個獨立的塑料存儲罐中流入兩個半電池組單�,采用一個質(zhì)子交換膜(PEM)作為電池組的隔�,電解質(zhì)溶液平行流過電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),通過雙電極板收集和傳�(dǎo)電流。這個反�(yīng)過程可以逆反進行,對電池進行充電、放電和再充��
從上圖可以看�,全釩氧化還原液流電池包括兩個具有不同氧化狀�(tài)釩離子的電解液存儲罐,分別是正極V(Ⅳ�/V(Ⅴ)和負極V(Ⅱ�/V(Ⅲ)氧化還原電極對。電解液由泵在存儲罐和電堆之間循�(huán)輸送。電堆包括多個電池組,每個電池組具有兩個半電池部分,由�(zhì)子交換膜隔開。在半電池組中,電化�(xué)反應(yīng)是在碳板電極上進行�,產(chǎn)生電流對電池進行充放��
1.正負半電池腔使用同一種金屬離子的硫酸溶液作電解液,避免了Fe/Cr電池中電解液交叉污染的問�,提高了電池的效率和壽命�
2.用完全可溶的氧化還原電對和惰性電極消除了傳統(tǒng)電池(鉛酸電�,鎳/鎘電池)不希望的電極過程——固相反�(yīng)所伴隨的電極變�,脫�,短路等而引起的容量損失�
3.系統(tǒng)的儲存容量取決于溶液的濃度和儲液箱的體積,換言�,對于相同功率輸出的電池可根�(jù)需求任意調(diào)整容量;
4.功率由系�(tǒng)中單電池的部署決�,可通過串連和并聯(lián)任意�(diào)整功率來滿足不同需��
5.電池活性物�(zhì)以溶液形式存�,充放電不涉及固相反�(yīng),反�(yīng)速度可以很快�
6.電池活性物�(zhì)在充放電過程中不消�,理論循�(huán)壽命無限,使得電池成本大為降��
7.反應(yīng)裝置與儲存裝置相互獨立,由電池中的極少量電解液的擴散所引起的自放電�??�
8.�(jié)�(gòu)簡單,材料價格便宜,更換和維修費用低�,對�(huán)境友好,是環(huán)保電��
9.通過更換電解液,可實�(xiàn)瞬間再充��
�1)釩電池的額定功率和額定能量是相互獨立的,功率大小取決于電池堆的性能(如電池堆的電阻等),釩電池的能量取決于電解液的體積和電解液的濃�。因此,可以通過增加電解液的濃度和體積來增加電池的容��
?�?)在充、放電期�,釩氧化還原液流電池只發(fā)生液相反�(yīng),電極不參與化學(xué)反應(yīng)�
?�?)釩電池儲存壽命長,理論上保存期無限。因為電解液可以循環(huán)使用,這大大降低了電池的成本�
?�?)釩電池可以實現(xiàn)100%深放電而不損壞電池�
?�?)釩電池的結(jié)�(gòu)簡單、材料價格便�、更換和維修費用低廉�
?�?)通過更換釩電池的電解液可以實�(xiàn)瞬間再充電�
?�?)釩電池對環(huán)境友好,是新型的�(huán)保電��
全釩氧化還原液流電池兼顧費用、壽命和效率,都是一種優(yōu)異的儲能�(shè)�。它能使可再生資源(太陽�、風(fēng)能及水力資源)得到有效利�,緩解日益加劇的能源危機;可以用于電�(wǎng)�(diào)�;可以作為醫(yī)�、工�、社區(qū)的緊急連續(xù)供電�(shè)備;它的瞬間再充電特性使它也可用于電力牽�,作為公交客�、潛艇等的動力電池�
�(guī)模大� 通過改變儲槽中電解液的量,能夠滿足太陽能、風(fēng)能發(fā)電過程大�(guī)模儲能容量需�;通過�(diào)整電池堆中正負半電池的對�(shù)和電極面�,滿足額定放電功��
壽命長:電池正負極反�(yīng)均在液相中完�,充放電過程僅僅改變?nèi)芤褐锈C離子狀�(tài),沒有外界離子參與電化學(xué)反應(yīng),理論上可以進行無限次任意程度的充放電循�(huán),極大延長電池的使用壽命。國際上建成的VRB實驗電堆,經(jīng)�13000次循�(huán)充放�,驗證系�(tǒng)的穩(wěn)定性和技�(shù)可靠性,其壽命遠高于�(xiàn)有的鉛酸電池系統(tǒng)�
成本低:在電池關(guān)鍵材料制備與選取方面,立足國�(chǎn)化、規(guī)?;偷统杀净闹�?dǎo)原則,所開發(fā)的VRB系統(tǒng)成本遠遠低于燃料電池等化�(xué)電源,具有強有力的市場競爭能��
效率高:由于正負半電池電解液中的活性物�(zhì)分別儲存在不同的儲槽中,完全避免電解液保存過程的自放電消�。VRB系統(tǒng)可以對儲能容量和放電功率分別進行獨立�(shè)�,經(jīng)過優(yōu)化的電池系統(tǒng)充放電效率高�80%�
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