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全钒液流电池浅析作者:中国储能网新闻中心 来源:富通技术 发布时间:2015-12-4 15:54:13全钒液流电池浅析杨喜海,刘勇,张立永(富通技术研究院有限公司 浙江杭州 311400)摘要:全钒液流电池(vanadium redox flow battery,VRB)由于其系统设计灵活,响应速度快以及环境友好等优势,近几年受到越来越多研究者的关注。本文主要概述了全钒液流电池的国内外技术现状和发展趋势。介绍了全钒液流电池的相关结构和工作原理,其中对全钒液流电池的电极、离子交换膜、双极板等关键原材料进行了简要分析。关键词:全钒液流电池;储能;原材料;交换膜Abstract:Vanadium redox flow battery (VRB) have attracted more and more attention due to their design flexible, response speed fast and environment friendly and so on in recent years. This paper provides an overview of the all vanadium redox flow battery domestic technology status and development trend。The structure and working principle of the all vanadium redox flow battery are introduced in this paper, including the key raw materials,such as the electrode of vanadium redox flow battery, ion exchange membrane and bipolar plate一、引言随着人类社会进步、经济发展加快,不可再生能源的消耗呈指数型增长,预计在2050年不可再生能源将枯竭。为实现人类社会与自然的可持续发展,逐步建立以可再生能源为主体的持久能源体系已成为各国追求的目标。近年来,世界各国相继出台了一系列鼓励可再生能源发展的政策,将高科技与可再生能源相结合,作为不可再生能源的替代能源。其中,欧盟出台了可持续发展计划、焦耳计划;日本提出了阳光计划、新阳光计划;美国倡议绿色能源计划、阳光发电计划,中国制定了金太阳工程等等。随着全球第三次能源结构的调整,在高技术发展的支持下国际上大规模开发利用可再生能源技术已取得重要突破,太阳能、风能等可再生能源已成为能源系统中发展最快的新型能源。可再生能源技术的发展是能源系统的重大变革,对能源的存储问题提出了更大的挑战。国务院2014年11月印发的《能源发展战略行动计划(2014-2020)》,将储能明确列入9个重点创新领域,大容量储能和氢能将列入20个重点创新方向。图1 ?储能系统应用领域概述及分析铅酸电池、锂离子电池作为最早提出并商业化的电化学储能产品,商业应用时间最长、电池的产品技术最为成熟。但在能量密度、寿命、充放电效率、环境友好等问题限制了其在储能方面的广泛应用,在风光储能、电力调峰、通讯基站等领域将有所减少。钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Flow Battery)简称钒液流电池,因其电解液为单一金属钒离子溶液,故也称全钒液流电池。该电池是一种新型的绿色环保储能系统,它既具有液流电池的特点,又因单一金属离子可以循环使用,而被技术专家认为是一种非常有前景的、大功率的、可上规模的储能电池。全钒液流电池作为一种新型高效的储能技术,目前成为新能源大规模储能技术领域的重要发展方向。二、全钒液流电池的发展历程及现状全钒液流电池(简称VRB)其研究始于20世纪80年代。由Thaller于1974年提出,美国航天局(NASA)曾开发Fe/Cr电解质溶液体系液流电池。1984年,新南威尔士大学的Maria Skyllas-Kazacos等提出全钒液流电池原理[1]。1986年全钒液流电池体系获得专利。1988年,UNSW提出并开始建造1kW级全钒液流电池堆。该电池堆由10个单电池组成,能量效率可达72%~88%。标志着全钒液流电池开始走出实验室,迈向工程化研发阶段。全钒液流电池工程发展的第二个阶段主要集中在日本。从20世纪90年代初开始,以日本住友电工(SEI)和Kashima-kita电力公司为首的工业企业先后开发了一系列规模不一的实验性电堆。通过对电堆关键材料和工程设计进行深入探索,逐步把全钒液流电池系统推向商业化试运营阶段。随着VRB Power Systems和住友电工的技术发展和商业化运作进入实用化阶段。日本住友电工(SEI)作为全钒液流电
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