中文名 | 釩液流電池 | 類????別 | 新型高效電能轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存裝置 |
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參考文獻(xiàn)(12條)
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液流電池是一種新型的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng),正負(fù)極全使用釩鹽溶液的稱為全釩液流電池,簡(jiǎn)稱釩電池.其荷電狀態(tài)100%時(shí)電池的開(kāi)路電壓可達(dá)1.5 V.用充放電實(shí)驗(yàn)研究全釩液流電池的性能時(shí),有必要確定在充放電過(guò)程中電池的荷電狀態(tài).釩電池中各種價(jià)態(tài)離子含量的測(cè)定方法有電位滴定和分光光度法,確定正負(fù)極溶液中各價(jià)態(tài)離子含量就可知電池荷電狀態(tài).本實(shí)驗(yàn)提出用開(kāi)路電壓監(jiān)測(cè)荷電狀態(tài)的方法.在正負(fù)極反應(yīng)達(dá)熱力學(xué)平衡時(shí)電池的開(kāi)路電壓等于電池電動(dòng)勢(shì),利用Nernst方程可求得電池的荷電狀態(tài),而且這種測(cè)量方法簡(jiǎn)單,不會(huì)造成電池的容量損失,具有實(shí)用價(jià)值.由紫外-可見(jiàn)光譜證實(shí)電解液中的V(Ⅴ)主要以單體形式存在.
全釩液流電池是一種新型高效電能轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存裝置.由于其電池輸出功率與儲(chǔ)能容量彼此獨(dú)立,適用于風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電過(guò)程和電網(wǎng)調(diào)峰過(guò)程作為規(guī)模化儲(chǔ)能裝置使用.本文在介紹全釩液流電池原理基礎(chǔ)上,重點(diǎn)圍繞電池過(guò)程的關(guān)鍵材料展開(kāi)討論,包括電極材料的種類、各自特點(diǎn)與電極改性方法;電池隔膜材料的篩選結(jié)果、材料改性方法等國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展.
作 者: 王文紅 王新東 WANG Wen-hong WANG Xin-dong
作者單位: 北京科技大學(xué),冶金與生態(tài)工程學(xué)院,北京,100083
刊 名: 浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) ISTIC PKU
英文刊名: JOURNAL OF ZHEJIANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
年,卷(期): 2006 34(2)
分類號(hào): O643
關(guān)鍵詞: 荷電狀態(tài) 開(kāi)路電壓 全釩氧化還原液流電池
機(jī)標(biāo)分類號(hào): TM9 TM2
機(jī)標(biāo)關(guān)鍵詞: 電池荷電狀態(tài)全釩液流電池開(kāi)路電壓正負(fù)極離子含量測(cè)量方法釩電池充放電熱力學(xué)平衡分光光度法電池電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)研究鹽溶液容量損失可見(jiàn)光譜放電過(guò)程電壓監(jiān)測(cè)電位滴定儲(chǔ)能系統(tǒng)測(cè)定方法
基金項(xiàng)目: 中國(guó)科學(xué)院資助項(xiàng)目
釩液流電池: 優(yōu)點(diǎn):使用壽命長(zhǎng)、轉(zhuǎn)化效率高、支持過(guò)充/過(guò)放/深度放電、支持頻繁充放電、維護(hù)成本低、運(yùn)營(yíng)成本低、系統(tǒng)響應(yīng)快、環(huán)保、無(wú)污染、無(wú)噪音等等 缺點(diǎn)...
據(jù)我所知,全釩液流電池的報(bào)價(jià)是:12.00萬(wàn)元。具體規(guī)格如下:品牌/型號(hào):4kW10h-VRB 釩電池;標(biāo)準(zhǔn)電壓:48VDC。價(jià)格來(lái)源于網(wǎng)絡(luò),僅供參考,希望我的回答對(duì)你有幫助。
釩液流電池的相對(duì)鋰電池的優(yōu)勢(shì)主要有三: 一、方便規(guī)模化。一搜索套系統(tǒng)可以做到你家冰柜那么大,也可以做到你家小區(qū)變電站那么大,電量夠你家用一天到一 年不等,想怎么設(shè)計(jì)就怎么設(shè)計(jì)。 二、使用壽命長(zhǎng)。你也能...
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頁(yè)數(shù): 未知
評(píng)分: 4.8
基于PSCAD/EMTDC搭建了永磁直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng),并根據(jù)釩液流電池(VRB)的數(shù)學(xué)模型搭建了并網(wǎng)型電磁仿真模型。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率變化,設(shè)定相應(yīng)的能量管理及控制策略,對(duì)含有釩液流電池的風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明,釩液流電池可較好地平滑風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的波動(dòng)性,在一定程度上提供無(wú)功支持,改善電壓穩(wěn)定性。
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頁(yè)數(shù): 未知
評(píng)分: 4.7
為緩解能源危機(jī)和環(huán)境壓力,需要大力開(kāi)發(fā)利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源。然而,風(fēng)能和太陽(yáng)能受地區(qū)、季節(jié)、氣候影響大,其發(fā)電具有不連續(xù)性和不穩(wěn)定性,因此需要使用儲(chǔ)能裝置,在電量富余時(shí)將電能儲(chǔ)存起來(lái),在電量匱乏時(shí)并網(wǎng)發(fā)電,這樣才能真正實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、連續(xù)的電能輸出。根據(jù)效率、成本、靈活性的綜合評(píng)價(jià),在各種儲(chǔ)能系統(tǒng)中,電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)目前表現(xiàn)最佳[1]。但是,常見(jiàn)電化學(xué)儲(chǔ)能裝置鋰電池具有造價(jià)高、高溫性能不好,只適合做小型或微型移動(dòng)電源的缺點(diǎn)。另一種
釩電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)使用,具有以下特點(diǎn):
1.電池的輸出功率取決于電池堆的大小,儲(chǔ)能容量取決于電解液儲(chǔ)量和濃度,因此它的設(shè)計(jì)非常靈活,當(dāng)輸出功率一定時(shí),要增加儲(chǔ)能容量,只要增大電解液儲(chǔ)存罐的容積或提高電解質(zhì)濃度;
2.釩電池的活性物質(zhì)存在于液體中,電解質(zhì)離子只有釩離子一種,故充放電時(shí)無(wú)其它電池常有的物相變化,電池使用壽命長(zhǎng);
3.充、放電性能好,可深度放電而不損壞電池;
4.自放電低,在系統(tǒng)處于關(guān)閉模式時(shí),儲(chǔ)罐中的電解液無(wú)自放電現(xiàn)象;
5.釩電池選址自由度大,系統(tǒng)可全自動(dòng)封閉運(yùn)行,無(wú)污染,維護(hù)簡(jiǎn)單,操作成本低;
6.電池系統(tǒng)無(wú)潛在的爆炸或著火危險(xiǎn),安全性高;
7.電池部件多為廉價(jià)的碳材料、工程塑料,材料來(lái)源豐富,易回收,不需要貴金屬作電極催化劑;
8.能量效率高,可達(dá)75%~80%,性價(jià)比非常高;
9.啟動(dòng)速度快,如果電堆里充滿電解液可在2min內(nèi)啟動(dòng),在運(yùn)行過(guò)程中充放電狀態(tài)切換只需要0.02s。
目前全釩液流電池的劣勢(shì)
1.能量密度低,目前先進(jìn)的產(chǎn)品能量密度大概只有40Wh/kg。鉛酸電池大概有35Wh/kg。
2.因?yàn)槟芰棵芏鹊?,又是液流電池,所以占地面積大。
3.目前國(guó)際先進(jìn)水平的工作溫度范圍為 5° 和 45°C,過(guò)高或過(guò)低都需要調(diào)節(jié)。
釩電池市場(chǎng)前景
釩流電池因其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),使其在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用:
1.風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)
目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要配備功率大約相當(dāng)于其功率1%的鉛酸電池用于緊急情況時(shí)風(fēng)機(jī)保護(hù)風(fēng)葉用,另外每一臺(tái)風(fēng)機(jī)還需要配備功率大約相當(dāng)于其功率10%~50%的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能電池。對(duì)于風(fēng)機(jī)離網(wǎng)發(fā)電,則需要更大比例的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能電池,擁有眾多杰出優(yōu)點(diǎn)的釩電池完全可以取代現(xiàn)有的鉛酸電池,進(jìn)而構(gòu)建風(fēng)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)能源儲(chǔ)存系統(tǒng)。圖2為日本Tomamae風(fēng)電場(chǎng)4MW×1.5hour VRB-ESS(SEI公司)。
2.光伏發(fā)電
顧名思義,光伏發(fā)電需要太陽(yáng)光,一旦到了晚上和陰雨天就發(fā)不了電,因而需要儲(chǔ)能電池為其儲(chǔ)存電力,由于現(xiàn)有的鉛酸電池功率、容量和壽命均非常有限,相信集眾多杰出優(yōu)點(diǎn)于一身的釩電池將作為光伏發(fā)電儲(chǔ)能電池的首選。圖3 是離網(wǎng)光伏儲(chǔ)能釩電池充電站。
3.電網(wǎng)調(diào)峰
電網(wǎng)調(diào)峰的主要手段一直是抽水蓄能電站,由于抽水蓄能電站需建上、下兩個(gè)水庫(kù),受地理?xiàng)l件限制較大,在平原地區(qū)不容易建設(shè),而且占地面積大,維護(hù)成本高。釩電池儲(chǔ)能電站不受地理?xiàng)l件限制,選址自由,占地少,維護(hù)成本低。可以預(yù)期,隨著釩電池技術(shù)的發(fā)展,釩電池儲(chǔ)能電站將逐步取代抽水蓄能電站,在電網(wǎng)調(diào)峰中發(fā)揮重要的作用。
4.電動(dòng)汽車(chē)電源
釩電池由于自身的獨(dú)特結(jié)構(gòu),充電接受能力強(qiáng),適應(yīng)快速大電流充電及大電流深度放電,比功率大,比能量高,適合于作電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電源,也可以解決汽車(chē)尾氣排放而造成的空氣污染問(wèn)題。釩電池作為汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)"瞬間充電"(直接更換或補(bǔ)充電解液)。
5.不間斷電源和應(yīng)急電源
作為UPS可用于辦公大樓、劇院、醫(yī)院等應(yīng)急照明場(chǎng)所,也可用作計(jì)算機(jī)以及一些軍事設(shè)備的備用電源。圖4是南卡羅來(lái)納州空軍基地60KWh VRB-ESS系統(tǒng)。
6.供電系統(tǒng)
海島、偏遠(yuǎn)地區(qū)等地區(qū)建設(shè)常規(guī)電站或建設(shè)架設(shè)輸電線路造價(jià)高昂,使用釩電池并配以太陽(yáng)能、風(fēng)能等發(fā)電裝置,可保障這些地區(qū)的穩(wěn)定電力供應(yīng)。另外釩電池還可以作為郵電通訊、鐵路發(fā)送信號(hào)、無(wú)線電傳播站等供電系統(tǒng)。
7.軍用蓄電
全釩液流電池是一種是一種以釩為活性物質(zhì)呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的氧化還原電池。
釩電池,全稱是全釩液流電池(Vanadium Redox Flow Battery,VRB),是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的氧化還原電池。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Marria Kacos提出,經(jīng)過(guò)二十多年的研發(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。
釩電池電能以化學(xué)能的方式存儲(chǔ)在不同價(jià)態(tài)釩離子的硫酸電解液中,通過(guò)外接泵把電解液壓入電池堆體內(nèi),在機(jī)械動(dòng)力作用下,使其在不同的儲(chǔ)液罐和半電池的閉合回路中循環(huán)流動(dòng),采用質(zhì)子交換膜作為電池組的隔膜,電解質(zhì)溶液平行流過(guò)電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),通過(guò)雙電極板收集和傳導(dǎo)電流,從而使得儲(chǔ)存在溶液中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。這個(gè)可逆的反應(yīng)過(guò)程使釩電池順利完成充電、放電和再充電。正極電解液由V(Ⅴ)和V(Ⅳ)離子溶液組成,負(fù)極電解液由V(Ⅲ)和V(Ⅱ)離子溶液組成,電池充電后,正極物質(zhì)為V(Ⅴ)離子溶液,負(fù)極為V(Ⅱ)離子溶液,電池放電后,正、負(fù)極分別為V(Ⅳ)和V(Ⅲ)離子溶液,電池內(nèi)部通過(guò)H+導(dǎo)電。V(Ⅴ)和V(Ⅳ)離子在酸性溶液中分別以VO2+離子和VO2+離子形式存在,故釩電池的正負(fù)極反應(yīng)可表述如下: