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全钒液流电池的技术组成及工作原理



  钒电池系统主要分3部分:电堆部分、电解液、控制系统,其中开发难点是电堆和电解液技术。

  电堆对储能系统的成本、功率、循环寿命、效率、维护等性能有很大的影响。电堆是提供电化学反应的场所,是实现储能系统电能和化学能相互转换的场所,是钒电池系统的核心部分。电堆研究开发重点是密封设计、流场设计、集流体的研究、隔膜的研究和电堆的集成等关键技术。

  目前,集流体一般选用石墨板,石墨板具有导电性好、能够大电流充放电等优点,但是石墨板易刻蚀,尤其在过充的条件下,容易被电化学腐蚀,石墨板正极表面被腐蚀,形成凹坑,严重时被电化学腐蚀穿透,导致钒电池正、负极电解液串液,这严重影响了钒电池的使用寿命,同时石墨板价格贵、脆性大,这些缺点严重影响了石墨板在钒电池中的应用,导

  电塑料代替钒电池中的石墨集流体正成为研究的热点,虽然导电塑料板的导电性能不如石墨板,但是它具有密度小,加工成型容易,成本低,适合大规模连续生产等特点,因此导电塑料集流体是未来研究发展的热点。

  钒电池的隔膜一般选用Nafionl17,它具有电阻低、钒离子不能通过的特点,有良好的离子导电性和化学稳定性,有一定的机械强度,但是有部分透水,价格贵,隔膜成本占了整个电堆的60%一70%,因此隔膜的国产化和其它隔膜的改性处理是钒电池隔膜的发展方向和解决重点。

  电解液中不同杂质元素的含量对电解液的长期稳定性和充放电效率有影响,如某些杂质离子会导致电解液对温度敏感、产生沉淀、堵塞电堆管路等。因此,确定电解液的纯度并对关键杂质的含量进行控制是非常重要的。此外,还需要向电解液中加入某些适量的稳定剂,以提高电解液的长期稳定性、温度适应范围等。

  控制系统主要包括充放电控制系统和泵循环系统。充电控制系统主要由直流变换模块和均流控制电路组成,将太阳能光伏发电系统发出的电转换成钒电池系统的化学能。放电控制系统是通过逆变器将钒电池输出的直流电转换成220V/50Hz的交流电,供用电系统使用。

  目前,常用的充放电系统一般是跟铅酸蓄电池配套使用,不适合用作钒电池的充放电控制,需要做适应性改进,才能满足钒电池系统的使用要求。

  泵循环系统主要包括泵的选择和循环管路设计。泵最好选用直流泵且耐酸腐蚀;循环管路设计要求密封性好,管路耐酸腐蚀。泵循环系统为钒电池提供基本的运行条件。

  全钒液流电池-全钒液流电池工作原理全钒液流储能电池,是可以作为大容量储能电站的电池,其工作原理如下:

  全钒液流电池是将具有不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质,分别储存在各自的电解液储罐中。在对电池进行充、放电实验时,电解液通过泵的作用,由外部贮液罐分别循环流经电池的正极室和负极室,并在电极表面发生氧化和还原反应,实现对电池的充放电。其工作原理图如图1所示。

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  蓄电池的胶体电解液的主要成分为凝胶剂、硫酸和有机添加剂,组成电解液的凝胶剂通过其表面的羟基形成氢键,在体系中形成空间网状结构,将硫酸和水包裹在其中,因此胶体电解液在静止不动时呈固体状。当受到一定的剪切

  锂电池的应用广泛,从民用的数码、通信产品到工业设备到特种设备等都在批量使用,不同产品需要不同的电压和容量,因此锂离子电池串联和并联使用情况很多,锂电池通过加装保护电路、外壳、输出而形成的应用电池称为P