液流電池
通過(guò)反應活性物質(zhì)的價(jià)態(tài)變化實(shí)現電能與化學(xué)能相互轉換和能量?jì)Υ娴拇笠幠8咝щ娀瘜W(xué)儲能(電)裝置。又稱(chēng)氧化還原液流電池、氧化還原液流蓄能系統。
液流電池結構如下圖所示,其正負極活性物質(zhì)主要存在于電解液中,通過(guò)送液泵流過(guò)液流電池,電池內正負極則由離子交換膜隔開(kāi)。由于電堆和電解液儲存罐可分別放置,因此液流電池可因地制宜放置且適合大規模電儲能需求。
簡(jiǎn)史
液流電池最早由美國航空航天局(NASA)資助開(kāi)發(fā),1974年由H.L.塔勒爾公開(kāi)并申請專(zhuān)利。1985年起,日本住友電氣工業(yè)公司與日本關(guān)西電力公司合作開(kāi)發(fā)釩電池并用于儲能系統的電站調峰、風(fēng)能儲能以及太陽(yáng)能儲能。英國Innogy公司于20世紀90年代初開(kāi)始對多硫化鈉-溴液流電池體系研究,先后開(kāi)發(fā)5~100千瓦等系列電池模塊。2001年加拿大VRB Power公司在南非開(kāi)發(fā)250千瓦的全釩液流電池系統。2002年英國南威爾士Aberthaw電站15兆瓦/120兆瓦·時(shí)的PSB儲能系統開(kāi)始示范運行,用于當地削峰填谷。2004年為美國太平洋電力建成北美第一個(gè)釩電池儲能系統。
分類(lèi)
液流電池根據離子價(jià)態(tài)及種類(lèi),可分為多種形式。其中包括鋅溴電池(ZBFB)、多硫化鈉-溴液流電池(PSB)和全釩電池(VFB)等。 鋅溴電池具有較高的能量密度(可達到70瓦·時(shí)/千克),且材料成本較低。由于鋅電極在充電過(guò)程中易形成樹(shù)狀結晶,導致其儲能容量衰減快、使用壽命短,通常鋅溴電池的額定工作電流密度為40毫安/厘米2;且溴的強腐蝕性也使該型電池的設計難度較大。 多硫化鈉-溴液流電池同樣具有成本低等優(yōu)點(diǎn),但由于長(cháng)期使用正負極電解液互串導致容量性能衰減等問(wèn)題難以解決。 全釩電池,將具有不同價(jià)態(tài)的釩離子溶液分別作為正負極活性物質(zhì),分別儲存在各自電解液儲罐中。全釩電池反應速率快、電流效率和電壓效率高,是最成功的液流電池之一。