液流電池
通過反應活性物質的價態變化實現電能與化學能相互轉換和能量儲存的大規模高效電化學儲能(電)裝置。又稱氧化還原液流電池、氧化還原液流蓄能系統。
液流電池結構如下圖所示,其正負極活性物質主要存在于電解液中,通過送液泵流過液流電池,電池內正負極則由離子交換膜隔開。由于電堆和電解液儲存罐可分別放置,因此液流電池可因地制宜放置且適合大規模電儲能需求。
簡史
液流電池最早由美國航空航天局(NASA)資助開發,1974年由H.L.塔勒爾公開并申請專利。1985年起,日本住友電氣工業公司與日本關西電力公司合作開發釩電池并用于儲能系統的電站調峰、風能儲能以及太陽能儲能。英國Innogy公司于20世紀90年代初開始對多硫化鈉-溴液流電池體系研究,先后開發5~100千瓦等系列電池模塊。2001年加拿大VRB Power公司在南非開發250千瓦的全釩液流電池系統。2002年英國南威爾士Aberthaw電站15兆瓦/120兆瓦·時的PSB儲能系統開始示范運行,用于當地削峰填谷。2004年為美國太平洋電力建成北美第一個釩電池儲能系統。
分類
液流電池根據離子價態及種類,可分為多種形式。其中包括鋅溴電池(ZBFB)、多硫化鈉-溴液流電池(PSB)和全釩電池(VFB)等。 鋅溴電池具有較高的能量密度(可達到70瓦·時/千克),且材料成本較低。由于鋅電極在充電過程中易形成樹狀結晶,導致其儲能容量衰減快、使用壽命短,通常鋅溴電池的額定工作電流密度為40毫安/厘米2;且溴的強腐蝕性也使該型電池的設計難度較大。 多硫化鈉-溴液流電池同樣具有成本低等優點,但由于長期使用正負極電解液互串導致容量性能衰減等問題難以解決。 全釩電池,將具有不同價態的釩離子溶液分別作為正負極活性物質,分別儲存在各自電解液儲罐中。全釩電池反應速率快、電流效率和電壓效率高,是最成功的液流電池之一。