鉅大LARGE | 點擊量：1519次 | 2021年09月21日
全釩氧化還原液流儲能電池新解
電化學液流電池(electrochemicalflowcell)一般稱為氧化還原液流電池(flowredoxcell或者redoxflowcell)是一種新型的大型電化學儲能裝置，正負極全使用釩鹽溶液的稱為全釩液流電池,簡稱釩電池.其荷電狀態100%時電池的開路電壓可達1.5V.液流電池一種新的蓄電池，液流電池是利用正負極電解液分開，各自循環的一種高性能蓄電池.具有容量高、使用領域（環境）廣、循環使用壽命長的特點.是目前的一種新能源產品。氧化還原液流電池是一種正在積極研制開發的新型大容量電化學儲能裝置,它不同于通常使用固體材料電極或氣體電極的電池,其活性物質是流動的電解質溶液,它最顯著特點是規模化蓄電,廣泛利用可再生能源。
全釩氧化還原液流儲能電池是一種新型的儲能裝置,電極及雙極板是其關鍵材料.全釩液流儲能電池的兩種電極(金屬電極、碳素電極)和三種雙極板(金屬雙極板、碳塑雙極板和石墨雙極板)以及一體化電極雙極板.其工作原理如圖。
全釩離子液流電池電解液的電解制備方法：首先將硫酸配制成1∶1的稀硫酸，然后先加入三氧化二釩，后加入五氧化二釩，反應得到硫酸氧釩溶液；再加入Na2SO4、乳化劑OP添加劑；接著將此硫酸氧釩溶液置于電解池陰極相同離子強度的硫酸鈉硫酸溶液置于電解池陽極進行電解，得到4價釩和3價釩各占總釩50％的釩電池用釩電解液。
全釩液流電池是將具有不同價態的釩離子溶液分別作為正極和負極的活性物質，分別儲存在各自的電解液儲罐中。在對電池進行充、放電實驗時，電解液通過泵的用途，由外部貯液罐分別循環流經電池的正極室和負極室，并在電極表面發生氧化和還原反應，實現對電池的充放電。其工作原理圖如圖1所示。
全釩液流電池
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
釩電池系統重要分3部分：電堆部分、電解液、控制系統，其中開發難點是電堆和電解液技術。
(1)電堆技術電堆是供應電化學反應的場所，是實現儲能系統電能和化學能相互轉換的場所，是釩電池系統的核心部分。電堆研究開發重點是密封設計、流場設計、集流體的研究、隔膜的研究和電堆的集成等關鍵技術。目前，集流體一般選用石墨板，石墨板具有導電性好、能夠大電流充放電等優點，但是石墨板易刻蝕，導致釩電池正、負極電解液串液，導電塑料代替釩電池中的石墨集流體，導電塑料板的導電性能不如石墨板，但是它具有密度小，加工成型容易，成本低，適合大規模持續生產等特點。釩電池的隔膜一般選用Nafionl17，它具有電阻低、釩離子不能通過的特點，有良好的離子導電性和化學穩定性，有一定的機械強度，但是有部分透水，價格貴，隔膜成本占了整個電堆的60％一70％。
(2)電解液技術電解液中不同雜質元素的含量對電解液的長期穩定性和充放電效率有影響，如某些雜質離子會導致電解液對溫度敏感、出現沉淀、堵塞電堆管路等。因此，確定電解液的純度并對關鍵雜質的含量進行控制是非常重要的。此外，還要向電解液中加入某些適量的穩定劑，以提高電解液的長期穩定性、溫度適應范圍等。
(3)控制系統控制系統重要包括充放電控制系統和泵循環系統。充電控制系統重要由直流變換模塊和均流控制電路組成，將太陽能光伏發電系統發出的電轉換成釩電池系統的化學能。放電控制系統是通過逆變器將釩電池輸出的直流電轉換成220V／50Hz的交流電，供用電系統使用。
泵循環系統重要包括泵的選擇和循環管路設計。泵最好選用直流泵且耐酸腐蝕；循環管路設計要求密封性好，管路耐酸腐蝕。泵循環系統為釩電池供應基本的運行條件。
