滿足大規(guī)模儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化比較理想的全釩液流電池解析
什么是全釩液流電池?隨著全球多樣化的發(fā)展,我們的生活也在不斷變化著,包括我們接觸的各種各樣的電子產(chǎn)品,那么你一定不知道這些產(chǎn)品的一些組成,比如全釩液流電池。
首先,我們必須解決什么是液流電池。所謂的液流電池或氧化還原液流存儲(chǔ)系統(tǒng),可以追溯到1974年由美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)資助的一個(gè)項(xiàng)目。與舊的儲(chǔ)能鉛電池相比,液流電池還處于年輕狀態(tài)。如我們通常所知,電池具有包含活性材料的正極和負(fù)極。液流電池的活性材料以液體形式存在,并存儲(chǔ)在兩個(gè)大的儲(chǔ)液罐中,每個(gè)儲(chǔ)罐都由泵流動(dòng),并且還原和氧化反應(yīng)在離子交換膜兩側(cè)的電極上發(fā)生。
因此,全釩液流電池應(yīng)該是大規(guī)模儲(chǔ)能工業(yè)化的理想技術(shù)。它可以用作大型儲(chǔ)能以滿足不同的儲(chǔ)能需求,因?yàn)閮?chǔ)能具有多種要求和多種形式,至少是能源類型和功率類型,例如滿足重要的大規(guī)??稍偕茉床⒕W(wǎng),調(diào)峰,在這些方面,長(zhǎng)期最大容量的儲(chǔ)能是最好的,也是最合適的,它可以做其他事情,因此它不具有突出的比較優(yōu)勢(shì)。
釩電池的結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)單的工作原理包括正負(fù)電解液罐,水泵和中間的電池堆。該堆包括端板(絕緣框架),集電器(主要是銅),石墨板,碳/石墨氈電極和離子交換膜。其中,電極材料和離子交換膜是兩個(gè)最重要的部分。工作時(shí),正極和負(fù)極電解液罐分別容納V4 +,V5 +和V2 +,V3 +水溶液。外部泵將兩極的電解液壓傳遞到電池組中,使半電池和液體儲(chǔ)存箱循環(huán),并在中間增加隔膜。當(dāng)施加電壓時(shí),當(dāng)電解質(zhì)流過正電極和負(fù)電極的表面時(shí)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)用于存儲(chǔ)能量。
釩電池的功能非常靈活,功率和體積可以獨(dú)立設(shè)計(jì)和構(gòu)思。額定功率的關(guān)鍵在于電池堆,可通過更改電池?cái)?shù)量或電極面積來改善功率。體積的重要關(guān)鍵是釩離子的量,可以基于改善電解質(zhì)的體積和釩離子的濃度來構(gòu)建釩離子。對(duì)自然環(huán)境的高度適應(yīng)性電池性能受環(huán)境溫度影響較小。當(dāng)環(huán)境溫度完全恢復(fù)后,電池容量也可以完全恢復(fù)。該系統(tǒng)可以在全自動(dòng)設(shè)備下以密閉方式工作,不會(huì)產(chǎn)生有機(jī)氣體和廢電解液。
我國(guó)探明的釩資源占世界總量的一半以上。有幾個(gè)重要的來源:第一個(gè)來源是液晶副產(chǎn)品,其中70%以上的釩來自該來源。第二個(gè)來源是煤礦,這些煤礦特別大而且豐富。廢料,電場(chǎng)中的部分爐渣灰,船上使用的重油渣的回收以及精煉催化劑的回收相對(duì)較大。每年可以獲得超過10,000噸的釩,甚至有20,000至30,000噸。關(guān)鍵來源可能非常非常便宜且經(jīng)濟(jì)。
首先,釩電池的功能非常靈活,功率和容量可以獨(dú)立設(shè)計(jì)。輸出功率取決于電池堆,可以通過更改電池的數(shù)量或電極的表面積進(jìn)行調(diào)整。容量主要取決于釩離子的量,這可以通過調(diào)節(jié)電解質(zhì)的體積和釩離子的濃度來實(shí)現(xiàn)。其次,適應(yīng)環(huán)境的能力很高。電池性能幾乎不受溫度影響?;謴?fù)溫度后,可以完全恢復(fù)電池容量。該系統(tǒng)可以自動(dòng)關(guān)閉工作,不會(huì)產(chǎn)生酸霧和廢電解液。
全釩氧化還原液流電池利用不同價(jià)態(tài)釩離子之間的相互轉(zhuǎn)化,通過存儲(chǔ)和釋放化學(xué)能來實(shí)現(xiàn)充放電過程。與目前使用非水電解質(zhì)的儲(chǔ)能電站鋰離子電池主流電池不同,由于所有釩氧化還原液流電池的電解質(zhì)離子都存在于水溶液中,因此大大降低了過熱和爆炸的可能性,并提高了安全性。氧化還原液流電池的性能讓它在電池領(lǐng)域脫穎而出。
大型和安全是釩電池的優(yōu)勢(shì)。這里必須提到所謂的競(jìng)爭(zhēng)性定位問題。我認(rèn)為根本沒有競(jìng)爭(zhēng),因?yàn)閮?chǔ)能需要多種級(jí)別,多種類型,不同尺寸和不同的技術(shù),各有其優(yōu)缺點(diǎn),例如鋰離子電池的成本已經(jīng)非常低,技術(shù)已經(jīng)完全成熟,也可以大規(guī)模生產(chǎn)。與全釩液流電池相比,鋰離子電池的尺寸應(yīng)較小,或者全釩液流電池的尺寸應(yīng)較大。
在研究設(shè)計(jì)過程中,一定會(huì)有這樣或著那樣的問題,這就需要我們的科研工作者在設(shè)計(jì)過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),這樣才能促進(jìn)產(chǎn)品的不斷革新。