VanadiumRedoxBattery全釩氧化還原液流電池VanadiumRedoxBattery全釩氧化還原液流工作原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展應(yīng)用1234工作原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展應(yīng)用1234文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容工作原理釩電池將存儲(chǔ)在電解液中的能量轉(zhuǎn)換為電能，這是通過(guò)兩個(gè)不同類(lèi)型的、被一層隔膜隔開(kāi)的釩離子之間交換電子來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電解液是由硫酸和釩混合而成的，酸性和傳統(tǒng)的鉛酸電池一樣。由于這個(gè)電化學(xué)反應(yīng)是可逆的，所以VRB電池既可以充電，也可以放電。充放電時(shí)隨著兩種釩離子濃度的變化，電能和化學(xué)能能相互轉(zhuǎn)換。VRB電池由兩個(gè)電解液池和一層層的電池單元組成。電解液池用于盛兩種不同的電解液。每個(gè)電池單元由兩個(gè)“半單元”組成，中間夾著隔膜和用于收集電流的電極。兩個(gè)不同的“半單元”中盛放著不同離子形態(tài)的釩的電解液。每個(gè)電解液池配有一個(gè)泵，用于在封閉的管道中為每一個(gè)“半單元”輸送電解液。當(dāng)帶電的電解液在一層層的電池單元中流動(dòng)時(shí)，電子就流動(dòng)到外部電路，這就是放電過(guò)程。當(dāng)從外部將電子輸送到電池內(nèi)部時(shí)，相反的過(guò)程就發(fā)生了，這就是給電池單元中的電解液充電，然后再由泵輸送回電解液池。工作原理釩電池將存儲(chǔ)在電解液中的能量轉(zhuǎn)換為電能，這是通過(guò)兩個(gè)文字內(nèi)容文字內(nèi)容優(yōu)點(diǎn)1、電堆作為發(fā)生反應(yīng)的場(chǎng)所與存放電解液的儲(chǔ)罐分開(kāi)，從根本上克服了傳統(tǒng)電池的自放電現(xiàn)象。功率只取決于電堆大小，容量只取決于電解液儲(chǔ)量和濃度，設(shè)計(jì)非常靈活；當(dāng)功率一定時(shí)，要增加儲(chǔ)能容量，只需要增大電解液儲(chǔ)罐容積或提高電解液體積或濃度即可，而不需改變電堆大?。豢赏ㄟ^(guò)更換或添加充電狀態(tài)的電解液實(shí)現(xiàn)“瞬間充電”的目的?？捎糜诮ㄔ烨呒?jí)到百兆瓦級(jí)儲(chǔ)能電站，適應(yīng)性很強(qiáng)。2、充、放電性能好，可以進(jìn)行大功率的充電和放電，也可以允許浮充和深度放電。對(duì)鉛酸蓄電池來(lái)說(shuō)，放電電流越大，電池的壽命越短；放電深度越深，電池的壽命也越短。而釩電池放電深度即使達(dá)到100%，也不會(huì)對(duì)電池造成影響。而且釩電池不易發(fā)生短路，這就避免了因短路而引起的爆炸等安全問(wèn)題。3、可充放電次數(shù)極大，理論上壽命是無(wú)數(shù)次。充放電時(shí)間比為1：1，而鉛酸電池是4：1。而且釩電池充、放切換響應(yīng)速度快，小于20毫秒，非常有利于均衡供電。4、能量效率高，直流對(duì)直流能量效率可以達(dá)到80%以上，而鉛酸電池只有60%左右。釩電池組中的各個(gè)單位電池狀態(tài)基本一致，維護(hù)簡(jiǎn)單方便。5、選址自由度大，占地少，系統(tǒng)可全自動(dòng)封閉運(yùn)行，不會(huì)產(chǎn)生酸霧，沒(méi)有酸腐蝕。電解液可反復(fù)利用，無(wú)排放，維護(hù)簡(jiǎn)單，操作成本低。是一種綠色環(huán)保儲(chǔ)能技術(shù)。因此對(duì)于可再生能源發(fā)電，釩電池是鉛酸電池理想的替代品。優(yōu)點(diǎn)1、電堆作為發(fā)生反應(yīng)的場(chǎng)所與存放電解液的儲(chǔ)罐分開(kāi)，從根本缺點(diǎn)五氧化二釩有劇毒；釩液流電池是可以用在儲(chǔ)能設(shè)備上，但并不是最佳性?xún)r(jià)比的選擇，在國(guó)內(nèi)還是試用和開(kāi)發(fā)階段，可以用在風(fēng)能還光伏發(fā)電的儲(chǔ)能上。而這種儲(chǔ)能設(shè)備和作為動(dòng)力電池用在小轎車(chē)能量密度太低；釩電池正極液中的五價(jià)釩離子在溫度高于45度的情況下易析出五氧化二釩沉淀，析出的沉淀堵塞流道，包覆碳?xì)掷w維，惡化電堆性能，直至電堆報(bào)廢，而電堆在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中電解液溫度，很容易超過(guò)45度；石墨極板要被正極液刻蝕，如果用戶(hù)操作得當(dāng)，石墨板能使用兩年，如果用戶(hù)操作不當(dāng)，一次充電就能讓石墨板完全刻蝕，電堆只能報(bào)廢。在正常使用情況下，每隔兩個(gè)月就要由專(zhuān)業(yè)人士進(jìn)行一次維護(hù)，這種高頻次的維護(hù)費(fèi)錢(qián)、費(fèi)力。釩電池成本過(guò)高。以一個(gè)五千瓦電池為例，電解液（一立方，1.8mol/L）17萬(wàn)、控制系統(tǒng)10萬(wàn)、隔膜7萬(wàn)、板框4萬(wàn)、石墨板1.5萬(wàn)、泵0.7萬(wàn)、碳?xì)?.4萬(wàn)，總共40.6萬(wàn)，這只是主要材料成本，沒(méi)計(jì)入次要材料成本和人力成本。因此，一個(gè)五千瓦釩電池的成本在四十萬(wàn)以上，高出相同規(guī)格鉛酸電池的成本數(shù)倍。缺點(diǎn)發(fā)展應(yīng)用國(guó)外發(fā)展早在60年代，就有鐵—鉻體系的氧化還原電池問(wèn)世，但是釩系的氧化還原電池是在1985年由澳大利亞新南威爾士大學(xué)的MarriaKacos提出，經(jīng)過(guò)十多年的研發(fā)，釩電池技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。在日本，用于電站調(diào)峰和風(fēng)力儲(chǔ)能的固定型（相對(duì)于電動(dòng)車(chē)用而言）釩電池發(fā)展迅速，大功率的釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已投入實(shí)用，并全力推進(jìn)其商業(yè)化進(jìn)程。國(guó)內(nèi)發(fā)展前期工作：我單位從1995年率先在國(guó)內(nèi)開(kāi)始釩電池的研制。先后研制成功了20W、100W、500W的釩電池樣機(jī)，在釩電池的關(guān)鍵技術(shù)上有所突破，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。成功開(kāi)發(fā)了四價(jià)釩溶液制備、導(dǎo)電塑料成型及批量生產(chǎn)、中型電池組裝配和調(diào)試等技術(shù)。1998年，500w的釩電池樣機(jī)用于電瓶車(chē)的驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)已研制出800W的產(chǎn)品樣機(jī)。近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電在中國(guó)發(fā)展得十分迅猛。截至2012年底，風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到7532.4萬(wàn)千瓦；但是，由于風(fēng)能等可再生能源具有不連續(xù)、不穩(wěn)定的非穩(wěn)態(tài)特性，大規(guī)模并網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻及電能質(zhì)量均會(huì)帶來(lái)不利影響。因此，隨著風(fēng)電裝機(jī)容量占電網(wǎng)電力比例的提高，棄風(fēng)限電現(xiàn)象也頻頻出現(xiàn)。全球最大規(guī)模的5MW/10MWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用示范工程通過(guò)了遼寧電力(行情專(zhuān)區(qū))勘測(cè)設(shè)計(jì)院的驗(yàn)收，目前已經(jīng)全面投入運(yùn)行。發(fā)展應(yīng)用大連融科儲(chǔ)能負(fù)