全釩液流電池的技術(shù)組成全釩液流電池工作原理

全釩液流電池-全釩液流電池的技術(shù)組成

釩電池系統(tǒng)主要分3部分：電堆部分、電解液、控制系統(tǒng)，其中開發(fā)難點(diǎn)是電堆和電解液技術(shù)。

(1)電堆技術(shù)

電堆對儲能系統(tǒng)的成本、功率、循環(huán)壽命、效率、維護(hù)等性能有很大的影響。電堆是提供電化學(xué)反應(yīng)的場所，是實(shí)現(xiàn)儲能系統(tǒng)電能和化學(xué)能相互轉(zhuǎn)換的場所，是釩電池系統(tǒng)的核心部分。電堆研究開發(fā)重點(diǎn)是密封設(shè)計(jì)、流場設(shè)計(jì)、集流體的研究、隔膜的研究和電堆的集成等關(guān)鍵技術(shù)。

目前，集流體一般選用石墨板，石墨板具有導(dǎo)電性好、能夠大電流充放電等優(yōu)點(diǎn)，但是石墨板易刻蝕，尤其在過充的條件下，容易被電化學(xué)腐蝕，石墨板正極表面被腐蝕，形成凹坑，嚴(yán)重時(shí)被電化學(xué)腐蝕穿透，導(dǎo)致釩電池正、負(fù)極電解液串液，這嚴(yán)重影響了釩電池的使用壽命，同時(shí)石墨板價(jià)格貴、脆性大，這些缺點(diǎn)嚴(yán)重影響了石墨板在釩電池中的應(yīng)用，導(dǎo)

電塑料代替釩電池中的石墨集流體正成為研究的熱點(diǎn)，雖然導(dǎo)電塑料板的導(dǎo)電性能不如石墨板，但是它具有密度小，加工成型容易，成本低，適合大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)等特點(diǎn)，因此導(dǎo)電塑料集流體是未來研究發(fā)展的熱點(diǎn)。

釩電池的隔膜一般選用Nafionl17，它具有電阻低、釩離子不能通過的特點(diǎn)，有良好的離子導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，但是有部分透水，價(jià)格貴，隔膜成本占了整個(gè)電堆的60％一70％，因此隔膜的國產(chǎn)化和其它隔膜的改性處理是釩電池隔膜的發(fā)展方向和解決重點(diǎn)。

(2)電解液技術(shù)

電解液中不同雜質(zhì)元素的含量對電解液的長期穩(wěn)定性和充放電效率有影響，如某些雜質(zhì)離子會導(dǎo)致電解液對溫度敏感、產(chǎn)生沉淀、堵塞電堆管路等。因此，確定電解液的純度并對關(guān)鍵雜質(zhì)的含量進(jìn)行控制是非常重要的。此外，還需要向電解液中加入某些適量的穩(wěn)定劑，以提高電解液的長期穩(wěn)定性、溫度適應(yīng)范圍等。

(3)控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主要包括充放電控制系統(tǒng)和泵循環(huán)系統(tǒng)。充電控制系統(tǒng)主要由直流變換模塊和均流控制電路組成，將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電轉(zhuǎn)換成釩電池系統(tǒng)的化學(xué)能。放電控制系統(tǒng)是通過逆變器將釩電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換成220V／50Hz的交流電，供用電系統(tǒng)使用。

目前，常用的充放電系統(tǒng)一般是跟鉛酸蓄電池配套使用，不適合用作釩電池的充放電控制，需要做適應(yīng)性改進(jìn)，才能滿足釩電池系統(tǒng)的使用要求。

泵循環(huán)系統(tǒng)主要包括泵的選擇和循環(huán)管路設(shè)計(jì)。泵最好選用直流泵且耐酸腐蝕；循環(huán)管路設(shè)計(jì)要求密封性好，管路耐酸腐蝕。泵循環(huán)系統(tǒng)為釩電池提供基本的運(yùn)行條件。

全釩液流電池-全釩液流電池工作原理

全釩液流儲能電池，是可以作為大容量儲能電站的電池，其工作原理如下：

全釩液流電池是將具有不同價(jià)態(tài)的釩離子溶液分別作為正極和負(fù)極的活性物質(zhì)，分別儲存在各自的電解液儲罐中。在對電池進(jìn)行充、放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，電解液通過泵的作用，由外部貯液罐分別循環(huán)流經(jīng)電池的正極室和負(fù)極室，并在電極表面發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對電池的充放電。其工作原理圖如圖1所示。