滿足大規(guī)模儲能產(chǎn)業(yè)化比較理想的全釩液流電池解析

什么是全釩液流電池?隨著全球多樣化的發(fā)展，我們的生活也在不斷變化著，包括我們接觸的各種各樣的電子產(chǎn)品，那么你一定不知道這些產(chǎn)品的一些組成，比如全釩液流電池。

首先，我們必須解決什么是液流電池。所謂的液流電池或氧化還原液流存儲系統(tǒng)，可以追溯到1974年由美國國家航空航天局（NASA）資助的一個項(xiàng)目。與舊的儲能鉛電池相比，液流電池還處于年輕狀態(tài)。如我們通常所知，電池具有包含活性材料的正極和負(fù)極。液流電池的活性材料以液體形式存在，并存儲在兩個大的儲液罐中，每個儲罐都由泵流動，并且還原和氧化反應(yīng)在離子交換膜兩側(cè)的電極上發(fā)生。
因此，全釩液流電池應(yīng)該是大規(guī)模儲能工業(yè)化的理想技術(shù)。它可以用作大型儲能以滿足不同的儲能需求，因?yàn)閮δ芫哂卸喾N要求和多種形式，至少是能源類型和功率類型，例如滿足重要的大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)，調(diào)峰，在這些方面，長期最大容量的儲能是最好的，也是最合適的，它可以做其他事情，因此它不具有突出的比較優(yōu)勢。
釩電池的結(jié)構(gòu)和簡單的工作原理包括正負(fù)電解液罐，水泵和中間的電池堆。該堆包括端板（絕緣框架），集電器（主要是銅），石墨板，碳/石墨氈電極和離子交換膜。其中，電極材料和離子交換膜是兩個最重要的部分。工作時，正極和負(fù)極電解液罐分別容納V4 +，V5 +和V2 +，V3 +水溶液。外部泵將兩極的電解液壓傳遞到電池組中，使半電池和液體儲存箱循環(huán)，并在中間增加隔膜。當(dāng)施加電壓時，當(dāng)電解質(zhì)流過正電極和負(fù)電極的表面時發(fā)生的氧化還原反應(yīng)用于存儲能量。

釩電池的功能非常靈活，功率和體積可以獨(dú)立設(shè)計(jì)和構(gòu)思。額定功率的關(guān)鍵在于電池堆，可通過更改電池?cái)?shù)量或電極面積來改善功率。體積的重要關(guān)鍵是釩離子的量，可以基于改善電解質(zhì)的體積和釩離子的濃度來構(gòu)建釩離子。對自然環(huán)境的高度適應(yīng)性電池性能受環(huán)境溫度影響較小。當(dāng)環(huán)境溫度完全恢復(fù)后，電池容量也可以完全恢復(fù)。該系統(tǒng)可以在全自動設(shè)備下以密閉方式工作，不會產(chǎn)生有機(jī)氣體和廢電解液。
我國探明的釩資源占世界總量的一半以上。有幾個重要的來源：第一個來源是液晶副產(chǎn)品，其中70％以上的釩來自該來源。第二個來源是煤礦，這些煤礦特別大而且豐富。廢料，電場中的部分爐渣灰，船上使用的重油渣的回收以及精煉催化劑的回收相對較大。每年可以獲得超過10,000噸的釩，甚至有20,000至30,000噸。關(guān)鍵來源可能非常非常便宜且經(jīng)濟(jì)。
首先，釩電池的功能非常靈活，功率和容量可以獨(dú)立設(shè)計(jì)。輸出功率取決于電池堆，可以通過更改電池的數(shù)量或電極的表面積進(jìn)行調(diào)整。容量主要取決于釩離子的量，這可以通過調(diào)節(jié)電解質(zhì)的體積和釩離子的濃度來實(shí)現(xiàn)。其次，適應(yīng)環(huán)境的能力很高。電池性能幾乎不受溫度影響?；謴?fù)溫度后，可以完全恢復(fù)電池容量。該系統(tǒng)可以自動關(guān)閉工作，不會產(chǎn)生酸霧和廢電解液。
全釩氧化還原液流電池利用不同價態(tài)釩離子之間的相互轉(zhuǎn)化，通過存儲和釋放化學(xué)能來實(shí)現(xiàn)充放電過程。與目前使用非水電解質(zhì)的儲能電站鋰離子電池主流電池不同，由于所有釩氧化還原液流電池的電解質(zhì)離子都存在于水溶液中，因此大大降低了過熱和爆炸的可能性，并提高了安全性。氧化還原液流電池的性能讓它在電池領(lǐng)域脫穎而出。
大型和安全是釩電池的優(yōu)勢。這里必須提到所謂的競爭性定位問題。我認(rèn)為根本沒有競爭，因?yàn)閮δ苄枰喾N級別，多種類型，不同尺寸和不同的技術(shù)，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，例如鋰離子電池的成本已經(jīng)非常低，技術(shù)已經(jīng)完全成熟，也可以大規(guī)模生產(chǎn)。與全釩液流電池相比，鋰離子電池的尺寸應(yīng)較小，或者全釩液流電池的尺寸應(yīng)較大。

在研究設(shè)計(jì)過程中，一定會有這樣或著那樣的問題，這就需要我們的科研工作者在設(shè)計(jì)過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這樣才能促進(jìn)產(chǎn)品的不斷革新。