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全钒氧化还原液流电池:新型高效能电池

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:氧化还原液流电池简称液流电池,最早由美国航空航天局资助设计,1974年由ThallerH.L.公开发表并申请了专利。在众多液流电池体系中,由于全钒氧化还原液流电池系统的正、负极活性物质为价态不同的钒离子,可避免正、负极活性物质通过离子交换膜扩散造成的元素交叉污染,优势明显,是目前主要的液流电池产业化发展方向。

全钒氧化还原液流电池:新型高效能电池

氧化还原液流电池(Redox Flow Battery)简称液流电池,最早由美国航空航天局(NASA)资助设计,1974年由ThallerH.L.公开发表并申请了专利。30多年来,多国学者通过变换氧化-还原电对,提出了多种不同的液流电池体系,如铈钒体系、全铬体系、溴体系、全铀体系、全钒体系等。

在众多液流电池体系中,由于全钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Flow Battery,VRB)系统的正、负极活性物质为价态不同的钒离子,可避免正、负极活性物质通过离子交换膜扩散造成的元素交叉污染,优势明显,是目前主要的液流电池产业化发展方向。

正、负极活性物质均为液体的全钒电池具有其他固相化学电池所不具备的特性与优势,但因全钒电池仍存在环境温度适用范围窄、能量转换效率不高等问题尚未普及推广。其特点简述如下:

1)能量与功率独立设计,输出功率取决于电堆体积,储能容量取决于电解液储量和浓度,易扩容、易维护。

2)活性物质存放于电堆之外的液罐中,自放电率低,理论储存寿命长。

3)响应速度快,支持充放电频繁切换以及深度放电。

4)安全系数稳定,支持正、负极电解液混合,且电解液可重复循环使用。

5)特有的液路管道结构,导致支路电流损耗显著,影响储能系统效率。

根据全钒电池运行特性,其应用领域多涉及辅助削峰填谷、改善新能源功率输出、不间断电源(UPS)及分布式电源等场合,如图1-2~图1-5所示。(www.xing528.com)

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图1-2 日本SEILCD工厂 1.5MWh储能系统用于削峰填谷

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图1-3 日本SEI北海道Tomari 170kW×6h 储能系统用于改善新能源功率输出

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图1-4 美国南卡罗来纳州空军基地30kW×2h雷达UPS

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图1-5 奥地利Cellstrom 10kW×10h光伏-全钒电池储能电站(用于分布式电源)

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