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液流电池

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通过反应活性物质的价态变化实现电能与化学能相互转换和能量储存的大规模高效电化学储能(电)装置。又称氧化还原液流电池、氧化还原液流蓄能系统。

液流电池结构如下图所示,其正负极活性物质主要存在于电解液中,通过送液泵流过液流电池,电池内正负极则由离子交换膜隔开。由于电堆和电解液储存罐可分别放置,因此液流电池可因地制宜放置且适合大规模电储能需求。

液流电池结构图


简史

液流电池最早由美国航空航天局(NASA)资助开发,1974年由H.L.塔勒尔公开并申请专利。1985年起,日本住友电气工业公司与日本关西电力公司合作开发钒电池并用于储能系统的电站调峰、风能储能以及太阳能储能。英国Innogy公司于20世纪90年代初开始对多硫化钠-溴液流电池体系研究,先后开发5~100千瓦等系列电池模块。2001年加拿大VRB Power公司在南非开发250千瓦的全钒液流电池系统。2002年英国南威尔士Aberthaw电站15兆瓦/120兆瓦·时的PSB储能系统开始示范运行,用于当地削峰填谷。2004年为美国太平洋电力建成北美第一个钒电池储能系统。

分类

液流电池根据离子价态及种类,可分为多种形式。其中包括锌溴电池(ZBFB)、多硫化钠-溴液流电池(PSB)和全钒电池(VFB)等。 锌溴电池具有较高的能量密度(可达到70瓦·时/千克),且材料成本较低。由于锌电极在充电过程中易形成树状结晶,导致其储能容量衰减快、使用寿命短,通常锌溴电池的额定工作电流密度为40毫安/厘米2;且溴的强腐蚀性也使该型电池的设计难度较大。 多硫化钠-溴液流电池同样具有成本低等优点,但由于长期使用正负极电解液互串导致容量性能衰减等问题难以解决。 全钒电池,将具有不同价态的钒离子溶液分别作为正负极活性物质,分别储存在各自电解液储罐中。全钒电池反应速率快、电流效率和电压效率高,是最成功的液流电池之一。

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