全钒氧化还原液流电池

全钒氧化还原液流电池的原理

　　全钒氧化还原液流电池是将化学能和电能相互转换。化学能存储于不同阶态的钒离子中，电解质溶液为钒离子硫酸电解液，电解液通过泵从两个独立的塑料存储罐中流入两个半电池组单元，采用一个质子交换膜（PEM）作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导电流。这个反应过程可以逆反进行，对电池进行充电、放电和再充电。

　　从上图可以看出，全钒氧化还原液流电池包括两个具有不同氧化状态钒离子的电解液存储罐，分别是正极V（Ⅳ）/V（Ⅴ）和负极V（Ⅱ）/V（Ⅲ）氧化还原电极对。电解液由泵在存储罐和电堆之间循环输送。电堆包括多个电池组，每个电池组具有两个半电池部分，由质子交换膜隔开。在半电池组中，电化学反应是在碳板电极上进行的，产生电流对电池进行充放电。

全钒氧化还原液流电池的特点

　　1.正负半电池腔使用同一种金属离子的硫酸溶液作电解液，避免了Fe/Cr电池中电解液交叉污染的问题，提高了电池的效率和寿命；

　　2.用完全可溶的氧化还原电对和惰性电极消除了传统电池（铅酸电池，镍/镉电池）不希望的电极过程——固相反应所伴随的电极变形，脱落，短路等而引起的容量损失；

　　3.系统的储存容量取决于溶液的浓度和储液箱的体积，换言之，对于相同功率输出的电池可根据需求任意调整容量；

　　4.功率由系统中单电池的部署决定，可通过串连和并联任意调整功率来满足不同需求；

　　5.电池活性物质以溶液形式存在，充放电不涉及固相反应，反应速度可以很快；

　　6.电池活性物质在充放电过程中不消耗，理论循环寿命无限，使得电池成本大为降低；

　　7.反应装置与储存装置相互独立，由电池中的极少量电解液的扩散所引起的自放电很小；

　　8.结构简单，材料价格便宜，更换和维修费用低廉，对环境友好，是环保电池；

　　9.通过更换电解液，可实现瞬间再充电。

全钒氧化还原液流电池的优点

全钒氧化还原液流电池的应用

　　全钒氧化还原液流电池兼顾费用、寿命和效率，都是一种优异的储能设备。它能使可再生资源（太阳能、风能及水力资源）得到有效利用，缓解日益加剧的能源危机；可以用于电网调峰；可以作为医院、工厂、社区的紧急连续供电设备；它的瞬间再充电特性使它也可用于电力牵引，作为公交客车、潜艇等的动力电池。

全钒氧化还原液流电池的技术优势

　　规模大： 通过改变储槽中电解液的量，能够满足太阳能、风能发电过程大规模储能容量需求；通过调整电池堆中正负半电池的对数和电极面积，满足额定放电功率。

　　寿命长：电池正负极反应均在液相中完成，充放电过程仅仅改变溶液中钒离子状态，没有外界离子参与电化学反应，理论上可以进行无限次任意程度的充放电循环，极大延长电池的使用寿命。国际上建成的VRB实验电堆，经过13000次循环充放电，验证系统的稳定性和技术可靠性，其寿命远高于现有的铅酸电池系统。

　　成本低：在电池关键材料制备与选取方面，立足国产化、规模化和低成本化的指导原则，所开发的VRB系统成本远远低于燃料电池等化学电源，具有强有力的市场竞争能力。

　　效率高：由于正负半电池电解液中的活性物质分别储存在不同的储槽中，完全避免电解液保存过程的自放电消耗。VRB系统可以对储能容量和放电功率分别进行独立设计，经过优化的电池系统充放电效率高达80％。

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