大功率全钒液流储能电池的研究

电力的供应紧张已成为制约我国国民经济稳定、可持续发展的瓶颈。电力系统对大规模储能技术提出了现实需求。同时，基于可再生能源发电的分布式供能技术将成为我国能源领域的发展重点。可再生能源（如风能、太阳能等）发电具有不稳定和不连续的间歇性特点，需要开发和建设配套的储能电池来保证发电和供电的连续和平稳。因此，高效率、大功率、大容量的电能存储技术是实现我国能源可持续发展的关键技术之一。     

全钒液流电池离子导电膜

随着可再生能源技术的不断发展,全钒液流电池作为具有较大发展前景的大规模储能装置,受到了国内外的广泛关注.离子导电膜作为全钒液流电池重要的组成部件之一,对于电池的性能、使用寿命和成本有着关键性的影响.根据国内外的研究报道,本综述详细介绍了全钒液流电池离子导电膜的科研与应用进展以及所面临的技术难题,为高性能、低成本、长寿命...     

全钒氧化还原液流电池隔膜

隔膜是全钒氧化还原液流电池(VRB)的重要组件之一。本文综述了VRB隔膜的制备方法及性能,研究的隔膜主要包括进口商品膜如Nafion系列膜及Daramic等、国产商品膜和其他自制膜;并提出应该尽可能提高隔膜的电导率,降低钒渗透以及水迁移等建议,早日实现国产隔膜大规模商业化。同时,应大力开发非氟高分子隔膜材料,以大幅度降低隔膜价格。     

全钒氧化还原液流电池电解液

近年来,全钒氧化还原液流电池(VRFB)作为一种新型的储能电池备受关注。作为VRFB的核心材料,电解液的制备及优化一直都是研究的热点。高浓度和高稳定性电解液的制备是钒电池的关键技术之一。电解液性能的提高有助于加速VRFB的商业化进程。本文综述了VRFB电解液的研究进展,重点介绍了电解液的制备方法和影响电解液稳定性的因素,简述了电解液中钒离子浓度的分析方法和钒离子的存在形式,最后对电解液的进一步研究和应用前景进行了展望。     

全钒液流电池的隔膜研究与应用

研究全钒液流电池的质子传导膜制备过程,提出高分子亲水/疏水相互作用诱导溶液相分离的成膜原理,进行制膜工艺放大,满足全钒液流电池的电堆制造与储能工程应用需要. 突破现有“离子交换”传质机理的限制,利用电解液中不同价态钒离子与氢离子相比,存在体积和荷电量的差异,通过离子“筛分”和“静电排斥”效应进行离子选择性渗透. 制成孔径分布在4 ~ 7 nm的聚偏氟乙烯质子传导膜,电导率为3.5×10-2 S•cm^-1,爆破强度高于0.3 MPa,面积800 mm × 900 mm. 利用扩散实验测定膜对H⁺/VO²⁺离子选择性,选择性系数达到306. 利用该质子传导膜组装的15 kW电堆,充电/放电循环性能稳定,电流密度达到100 mA•cm^-2,在700多个循环过程电流效率为93%,能量效率超过72%,具备产业化应用前景.     

全钒液流电池性能及其电极材料的研究

应用循环伏安法研究石墨板、柔性石墨和PAN基碳布经双氧水处理又经热处理后在钒盐硫酸溶液中的电化学性能,并以处理过的上述电极组装成流动型钒电池.结果表明,电极经处理,其表面反应可逆性增强,峰电流增大,电化学性能明显得到提高.用处理过的石墨电极组装的钒电池其充电电流可达20 mA/cm2以上,放电电流达15 mA/cm2.扫描电镜显示,石墨电极经处理后表层结构发生改变,比表面积增大.     

全钒液流电池隔膜的制备与性能

全钒液流电池作为一种电化学储能装置在电网调峰、山区供电、电动车充电电源、应急电源等方面具有很广阔的应用前景。隔膜是全钒液流电池的关键组件之一,其结构和性能决定电池的效能。隔膜的离子传导率和钒离子的渗透率分别影响电池的电压效率和电流效率。隔膜的化学稳定性决定电池的长期运行的稳定性和使用寿命。本文根据隔膜的类别不同,分别阐述了含氟离子膜、非氟离子膜及多孔膜的制备与上述性能的关系,并展望了隔膜的发展方向。     

液流储能电池技术研究进展

液流储能电池技术是一种高效、大规模电化学储能技术,在风能、太阳能等可再生能源发电、智能电网建设等方面有着广阔的应用前景。本文重点对全钒、多硫化钠-溴和锌-溴液流储能电池的工作原理、特点、国内外研究现状及发展趋势进行了综述,并对其他探索性液流储能电池体系进行了介绍。提出了制约液流储能电池技术发展瓶颈问题,展望了液流储能电池未来发展趋势。     

全钒液流单电池充放电行为及特性研究

建立具有外置双饱和甘汞参比电极及双液流电池的实验装置系统.使用该装置可在同一时刻同时测定小型液流单电池充放电时的电池电压、电池正负极电位及正负极开路电位,进而计算充放电过程电池的欧姆内阻降(iR)及其正负极过电位.以石墨毡为电极、Nafion 117作隔膜的全钒液流单电池,在60 mA.cm-2电流密度下,每一充放电循环的平均iR降约占总电压损耗的74%,表明该电池的电压效率受制于电池的欧姆内阻.充放电曲线显示,电池放电终点之所以出现主要是由于电池负极电位在放电末期的快速上升而引起的.本文设计的全钒单电池于60 mA.cm-2下工作时,其电压及能量效率分别达89%和85%,表明该电池结构合理,且石墨毡是钒电池合适的电极材料.     

全钒液流电池碳电极材料的研究进展

近年来,全钒液流电池作为一种大规模储能装置,其电极材料得到了广泛的研究,并且获得了一定的进展.本文简述了全钒液流电池对电极材料的要求,综述了其电极材料的研究进展,重点介绍了碳电极及其改性方面的工作,并对其电极材料的发展趋势进行了展望.     

不同磺化度下的磺化聚醚醚酮对全钒储能液流电池性质影响的研究

本文报道了采用浓硫酸作为磺化剂,成功合成了不同磺化度下的聚醚醚酮(PEEK)膜,并深入研究了磺化条件包括磺化时间和磺化剂的用量对所获薄膜性能的影响,获得了在不同磺化度（DS）下SPPEK膜的离子交换容,含水率,机械性能,质子电导率等参数,特别测定了在全钒液流电池工作条件下钒离子(Ⅳ)渗透率,首次为该类液流储能电池使用价廉质优的质子交换膜提供了基础实验数据。室温条件下的实验结果如下：1）磺化12小时后,膜的磺化度46%,含水量为28%,钒离子(Ⅳ)选择性最佳（钒离子渗透率为1.2×10-7 cm2/min-1,是Nafion117 (2.9×10-6 cm2/min-1)的1/24）,其质子电导率只有0.02 S/cm;2）磺化96小时其磺化度达79%的膜,质子电导率达0.16 S/cm,是Nafion117 (0.10S/cm) 的1.6倍, 但其机械性能最差;3）与Nafion117膜相比,磺化在36到48小时的SPPEK膜其机械力学性能好,薄膜的钒离子渗透率、离子交换容IEC、质子导电率和含水率高,且对钒离子的选择性佳,尤其价格仅为Nafion膜的1/13,是理想的Nafion膜的代替物,可望直接应用于全钒氧化还原液流（VRB）电池中。本文还讨论了磺化时间和不同磺化剂量对膜的性质的影响。     

全钒液流电池磺化石墨烯/Nafion复合膜的研究

本文通过磺化石墨烯对Nafion膜进行改性,研究了磺化石墨烯/Nafion复合膜（GRS-Nafion复合膜）的吸水率、电阻率和钒离子迁移数. 结果表明,经磺化石墨烯改性之后,GRS-Nafion复合膜的面电阻和钒离子渗透率显著降低. 全钒液流电池的测试结果表明,GRS-Nafion复合膜有着更加优异的电化学性能,展示出GRS-Nafion复合膜在液流电池中的应用潜力.     

全钒液流电池储能技术开发与应用进展

大规模储能技术是实现大规模可再生能源普及应用和支撑智能电网建设的核心技术. 全钒液流电池（Vanadium Flow Battery, VFB）因其寿命长、安全性好、配置灵活、响应速度快、建设周期短、对环境影响低等突出优势,成为大规模电化学储能技术的首选. 美、日、欧等发达国家都在积极推动大型全钒液流电池技术和装备的研发. 本文重点介绍了由大连融科储能技术发展有限公司和中科院大连化学物理研究所开发的集装箱式全钒液流电池系统的测试结果,对迄今全球最大规模的5 MW/10 MWh全钒液流电池系统的运行情况进行了总结,最后指出通过进一步技术开发与规模化生产,降低其成本、提高其可靠性和电化学性能,是全钒液流电池技术和产业发展的主要方向.     

全钒液流电池简单电堆内部电解液流动模拟研究

针对不同流量对全钒液流电池集流体处石墨毡电极的温度、压强及内部电解液流动方向的影响,使用流体计算软件Fluent将动量守恒定律、能量守恒定律、质子守恒定律和动力学方程进行耦合对电解液流动状态进行模拟。结果表明,在矩形液流框流速较小的对角区域出现死流状况,并且局部温度会因为死流的原因而温度升高,局部压力也明显较大。改变导流槽形状后,发现改变入口处的形状与角度,可以改善电解液在石墨电极处的流动,有效的提高电解液的利用率,避免了对局部区域的腐蚀,大大改善钒电池整体的来使用寿命。     

全钒液流电池用质子交换膜的研究进展

全钒液流电池(VRFB)是一种大型储能装置,在新能源领域的发展和应用愈发成熟。在钒电池的组成中,质子交换膜(PEMs)作为关键部位之一,其性能优劣和成本决定着钒电池的寿命和最终性能。理想的钒电池隔膜不仅需要优异的质子传导能力,同时需要满足阻钒性、稳定性和成本合理性的要求。本文根据质子交换膜材料化学组成和物理结构的不同,对近几年钒电池用质子交换膜的研究现状及进展进行了分类总结和概述,同时阐述了高性能质子交换膜的重点研究及发展方向。     

全钒液流电池用导电高分子材料集流体的研究

以炭黑、石墨、碳纤维等炭系与基体树脂复合改性得到体积电阻率小于0.1的导电高分子材料.研究了不同复合体系及不同配方的复合材料的导电性能,其中尤以SIS/PP体系中碳纤维占填料量32.5%的材料导电率高、力学性能和加工性能良好,并与石墨毡有较好的粘接性.选用该体系作为钒电池集流板,考察了电池性能,研究结果表明,导电高分子材料可以作为钒电池集流体材料,并在钒电池中具有良好的应用前景.     

全钒液流电池用导电高分子材料集流体的研究

以炭黑、石墨、碳纤维等炭系与基体树脂复合改性得到体积电阻率小于0．1的导电高分子材料。研究了不同复合体系及不同配方的复合材料的导电性能，其中尤以SIS／PP体系中碳纤维占填料量32．5％的材料导电率高、力学性能和加工性能良好，并与石墨毡有较好的粘接性。选用该体系作为钒电池集流板，考察了电池性能，研究结果表明，导电高分子材料可以作为钒电池集流体材料，并在钒电池中具有良好的应用前景。     

全钒氧化还原液流电池中电极材料的研究评述

全钒氧化还原液流电池是一种新型的蓄电池 ,较之传统蓄电池有许多的优点 ,本文介绍了钒电池中的两类电极材料 (金属类和复合类 )的发展情况     

全钒氧化还原液流电池碳素类电极的活化

近年来,全钒氧化还原液流电池(VRFB)作为一种新型的储能电池备受关注,作为VRFB的核心材料,电极的活化一直都是研究的热点。碳素类材料,如碳毡和石墨毡,以其低成本和高性能被广泛用作钒电池电极。通过活化处理增加碳素类电极表面的含氧、含氮官能团或引入各种催化剂可以显著提高V(Ⅴ)/V(Ⅳ)和V(Ⅲ)/V(Ⅱ)电对氧化还原反应的电化学活性和可逆性,进而提高VRFB的总体性能,最终促进VRFB的商业化进程。本文综述了VRFB碳素类电极的氧化活化法、掺杂活化法和碳纳米催化剂活化法等几种常用活化方法的研究进展,并对VRFB碳素类电极的进一步研究和应用前景进行了展望。