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液流電池:儲能家族的中堅力量

發(fā)布時間: 2015-02-07 07:51:55    來源: 電池中國網(wǎng)綜合
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[摘要]當前,液流電池、鋰電池、鈉硫電池、鉛碳電池是用于電力系統(tǒng)的主流化學儲能技術(shù)類電池。其中,液流電池更可以稱得上是儲能家族的中堅力量。

 

資料圖:儲能電站的液流電池車間

  在儲能大家族中,按照技術(shù)類型劃分,主要包括物理儲能和化學儲能,而各種儲能技術(shù)具有不同的技術(shù)特點和應(yīng)用領(lǐng)域。與物理儲能相比,化學儲能具備系統(tǒng)簡單、安裝便捷以及運行方式靈活等優(yōu)點。

  當前,液流電池、鋰電池、鈉硫電池、鉛碳電池是用于電力系統(tǒng)的主流化學儲能技術(shù)類電池。其中,液流電池更可以稱得上是儲能家族的中堅力量。

  通過活性物質(zhì)之間發(fā)生氧化還原反應(yīng),液流電池可以實現(xiàn)電能和化學能的相互轉(zhuǎn)化。液流電池在充電時,正極發(fā)生氧化反應(yīng),活性物質(zhì)價態(tài)升高;負極發(fā)生還原反應(yīng),活性物質(zhì)價態(tài)降低。放電時則正好相反,正極發(fā)生還原反應(yīng),活性物質(zhì)價態(tài)降低;負極發(fā)生氧化反應(yīng),活性物質(zhì)價態(tài)升高。

  與傳統(tǒng)二次電池直接采用活性物質(zhì)做電極不同,液流儲能電池的電極均為惰性電極,只為電極反應(yīng)提供反應(yīng)場所,活性物質(zhì)通常以離子狀態(tài)存儲于電解液中。正極和負極電解液分別裝在兩個儲罐中,通過送液泵實現(xiàn)電解液在管路系統(tǒng)中的循環(huán)。運行過程中,全液態(tài)液流電池氧化還原反應(yīng)表現(xiàn)為離子價態(tài)的變化,沉積型液流電池表現(xiàn)為金屬的沉積與溶出。

  從外觀看,液流電池儲能系統(tǒng)包括如下幾部分:電堆單元,由正負電極和離子傳導膜疊合而成單電池的集合體;電解液單元,包括含有活性物質(zhì)的電解液,及用于電解液盛裝和循環(huán)的儲罐、管路、閥、泵、傳感器等輔助部件;控制系統(tǒng),包括用于管理整個系統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)、功率變化單元等。就像汽車的發(fā)動機燃燒汽油發(fā)電,液流電池可通過在電堆里轉(zhuǎn)化電解液發(fā)電。不同的是,電解液不會被消耗掉,能夠進行往復充放電。

  根據(jù)發(fā)生反應(yīng)的電堆不同,液流電池可以分為:全釩液流電池、鋅溴液流電池、多硫化鈉/溴液流電池、鋅/鎳液流電池、鐵/鉻液流電池、釩/多鹵化物液流電池、鋅/鈰液流電池、半液流電池。雖然液流電池各自的電化學體系不同,但都具備以下共同特點:

  1.功率和容量相互獨立,輸出功率由電池模塊的大小和數(shù)量決定,儲能容量由電解液的濃度和體積決定,故可實現(xiàn)功率與容量的獨立設(shè)計;

  2.能量轉(zhuǎn)化效率高,啟動速度快;

  3.具有很強的過載能力和深度放電能力;

  4.部件多為廉價的碳材料、工程塑料,材料來源豐富,易于回收。

  同時,不同的液流電池又各具特點。其中,全釩液流電池正負極活性物質(zhì)都是釩離子,只是價態(tài)不同,具有更安全、壽命更長、效率更高的優(yōu)勢,是目前應(yīng)用最廣,最具產(chǎn)業(yè)化前景的液流電池,已經(jīng)成為液流電池家族中的掌門人,具有高安全性、長壽命、高可靠性、綠色環(huán)保等優(yōu)點,吸引了政府和電力行業(yè)的高度關(guān)注。

 

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