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液流储能电池研究概况


液流储能电池研究概况
主讲人:王现乐

前言
与油、气等燃料不同,电力的贮存十分困难, 且用电高峰期,电力紧张;用电低谷时,电力过剩, 为了以最经济的办法在用电负荷低谷时把电贮存起 来供负荷高峰时使用,达到电力负荷的平稳化,世 界各国的科学家正在研究和开发如超导、飞轮、蓄 冷等多种贮电技术。 ? 其中,氧化还原液流电池由于具有独特的优势 在化学储能电池中脱颖而出倍受关注。
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1 液流电池
? 概念 所谓液流电池就是电池的正负极活性物质都为液态流体 氧化还原电对的一种电池。 ? 特点 (1)额定功率和额定容量是独立的。 (2)充放电期间电化学极化较小。 (3)储存寿命长。 (4)能100%深度放电但不会损伤电池。 (5)结构简单,材料价格相对便宜,更换和维修费用低。 (6)通过更换荷电的电解液,可实现“瞬间再充电”。 (7)浓差极化很小。

? 分类

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2 钒氧化还原液流储能电池
1、
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钒电池与其他蓄电池的特性比较

? 2、工作原理
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钒电池是以钒的氧化物或化合物发生氧化还原 反应得失电子实现化学能向电能的转化。电极反应 如下:

? 3、钒电池可分为静止型和流动型两种。

? 4、钒电池的三大关键技术

(1)电极材料的选择; ? (2)电解液的制备; ? (3)电池隔膜的选择。
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3 多硫化钠-溴液流储能电池
? 1、工作原理
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多硫化钠-溴液流储能电池充、放电时的电极 反应如下:

? 2、实验
? 2.1电池组
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多硫化钠-溴储能电池组结构图

? 2.2实验流程
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正、 负极的电解液加热到所需温度后经磁力泵流 入电池组,反应后流入各自的储罐中,循环的电解液温 度由温度自动控制器控制。电路系统连接恒电压/恒电 流仪,保持恒电流输入与输出,用自制的巡检仪测定各 节单电池电压和总电压。

? 2.3结果与讨论

实验结果显示:温度对
电池性能的影响非常显著,提 高电池操作温度可以提高电池 组的充、放电性能。这主要原 因是提高温度,电催化剂的活 性提高,电化学反应速率加快; 另外,负极反应是一个复杂的 过程,温度升高,反应产生的 单质硫的溶解以及硫、多硫化 物的还原变得容易进行。

4 锌-溴液流储能电池
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锌-溴液流电池的电解液为溴化锌水溶液, 充 电过程中, 负极锌以金属形态沉积在电极表面, 正 极生成溴单质, 放电时在正负极上分别生成锌离子 和溴离子。电化学反应可以简单地表示如下:

锌-溴液流电池早在100 多年前就已经申请了专 利,但是要发展成为一种商品化的电池还存在两个主 要技术问题需要解决: ( 1) 锌形成沉积物时具有生成 枝晶的趋势; ( 2) 在溴化锌水溶液中溴具有高的溶解 度。 ? 枝晶状锌沉积物很容易造成电池短路,而溴的高溶 解度使得溴扩散问题严重, 从而直接与负极锌发生反 应, 导致电池的自放电程度加大。
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基于上述特点,液流电池有着广泛的应用前景: (1)可用于建设大功率的调峰储能电站; ? (2)还可用于预防电力供应灾难事件、通讯等领域; ? (3)也可作为边远地区的储能、发电系统,与太阳能、 风能等可再生能源的发电方式相结合,将这些电能储 存起来待需要时输出; ? (4)另外,电动汽车可以在加油站直接更换荷电的电 解液,达到“再充电”,跟加油一样方便与快捷,因 而也非常适合电动汽车的需求。
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? 谢谢


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