多硫化钠/溴氧化还原液流电池

介绍了氧化还原储能电池的原理与特点,它具有成本低、寿命长、效率高、响应快等优点。大连化学物理研究所在多硫化钠/溴氧化还原液流储能电池的研究上取得突破性进展,组装的单电池50次循环能量效率保持在80%以上,循环性能稳定,在此基础上成功研制了百瓦级、千瓦级电堆系统。开发这一与可再生能源配套的储能技术在当前显得特别重要与迫切,对推动我国国民经济可持续发展具有重大战略意义。

考虑采样失准的卡尔曼滤波改进神经网络锌溴液流电池状态估计策略

针对锌溴液流电池自身特性导致的电池状态估计困难问题,该文提出一种适用于锌溴液流电池的卡尔曼滤波改进神经网络荷电状态估计策略。核心工作在于通过神经网络模型解决锌溴液流电池泵转速变化带来的开路电压非线性问题,并进一步将自放电电流加入电池状态方程中,使用考虑自放电电流的卡尔曼滤波方法解决锌溴液流电池的自放电以及采样噪声问题。现场实测数据的验证表明,所提方法的状态估计平均绝对误差0.98%,最大误差3.73%,优于单独使用的安时积分、无迹卡尔曼滤波以及神经网络等方法。同时采样失准情况下的数据验证表明,该方法在单传感器采样失准的情况下也能保持较好的效果,能够满足长时储能应用场景的需求。

基于高面容量锌溴液流电池的电堆结构及负极材料设计与优化

双碳目标下,大规模长时储能对以新能源为主体的新型电力系统发展至关重要。锌溴液流电池兼具低成本和高能量密度优势,在能源存储领域有良好的发展前景。作为半沉积型电池,锌沉积面容量的大小对电池储能时长和经济性均有重要影响。本研究采用高导电性的双极板,并在负极表面构建缺陷工程,成功对锌溴液流电池电堆结构和负极电极进行优化,并实现了电池在高面容量条件下的出色性能。此外,通过SEM、XPS、Raman光谱、CV、EIS以及GCD测试等方法进行表征对比,选取了中度氧化的石墨毡为最佳电极材料。优化的电堆结构与中度氧化的石墨毡相结合,在电流密度为20 mA/cm^(2)、面容量为120 mA·h/cm^(2)的条件下,电池实现了94.26%的库仑效率和82.12%的能量效率。最后,本文揭示了这一优化策略的作用机制,优化的电堆结构可以改善电池内部电流分布,且在低面容量条件下效果显著。而随着面容量的提升,只有结合负极表面的亲锌缺陷工程方可实现平坦且致密的锌沉积,并避免锌枝晶形成。结合优化后的电堆结构与负极材料,最终实现电池在高面容量条件下实现优异性能。本研究为锌溴液流电池作为长时储能设备的未来应用提供了有力支持。

氧化还原液流电池碳基复合双极板材料研究进展

随着可再生能源的迅速发展,氧化还原液流电池作为一种容量高、灵活性好、扩展性强和循环使用寿命长的可再生能源储存系统,备受行业关注。其中,双极板作为氧化还原液流电池电堆的重要组成部分,发挥着支撑电极、传导电流、连接电池、支持电堆和分离正负极电解液等作用。由于所处的工作环境苛刻,双极板应同时具备导电性高、机械性能好、耐腐蚀性好、渗透性低和化学稳定等特点。因此,开发低成本的高性能双极板,已经成为液流电池发展的关键要素之一。本文将重点介绍氧化还原液流电池中碳基复合双极板近年来的发展现状,涵盖了不同流场设计、不同碳基材料和聚合物材料的选择等对双极板导电性能、机械性能、抗渗透性能、抗腐蚀性能和单电池性能的影响情况。最后,基于碳基复合双极板目前发展的需求及关键技术瓶颈做了简要分析和展望。

钒氧化还原液流电池电解液研究进展

钒氧化还原液流电池(VRFB,简称钒电池)作为一种有前景的大规模储能形式受到了广泛关注。钒电池电解液是钒电池的关键材料,电解液的体积和浓度决定了钒电池的储能容量。钒电池储能系统钒电解液成本占比最高。本文综述了H_(2)SO_(4)-HCl、H_(2)SO_(4)-H_(3)PO_(4)、H_(2)SO_(4)-CH_(3)SO_(3)H等混合酸用作支撑钒电解液体系及VRFB电解液性能的研究进展,并重点指出了各电解液的特性及存在的问题。混合酸体系可以扩大VRFB的使用温度范围、提高钒浓度和体系的稳定性。在相同的温度和电流密度下,H_(2)SO_(4)-HCl体系具有最高的能量密度和能量效率。H_(2)SO_(4)-CH_(3)SO_(3)H体系改善了钒的氧化还原反应动力学,但增加了系统成本。钒在H_(2)SO_(4)-H_(3)PO_(4)体系中氧化还原反应的电子转移部分大大加快,H_(3)PO_(4)的加入的阻止了沉淀的形成。

基于金属有机电解质的双相氧化还原液流电池

本文将一组金属有机电解质应用于双相氧化还原液流电池。该电解质由铁和联吡啶衍生物配体组成络合物,带有+2或+3价离子电荷,只溶于乙腈和3-戊酮等有机溶剂,但极不溶于水。特别是铁(II)-4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶络合物的3-戊酮溶液在1.2V vs. SHE的电位下循环时表现出优异的电化学可逆性、动力学和稳定性。这是首次报道这些电解质有机溶液在氧化还原液流电池中的应用。

钒氧化还原液流电池石墨-炭黑复合电极性能

采用循环伏安法研究了炭黑和石墨材料对电极电化学性能的影响。炭黑-石墨的复合材料电极,不仅综合了单纯的石墨和炭黑的优点,而且还完整地出现了钒离子电对V2+/V3+、V3+/VO2+和VO2+/VO2+三对氧化还原峰,并且表现出较好的电化学活性。在所研究的范围内,较合适的质量配比为:m (石墨)︰m(炭黑)=3︰1。分别计算了各种钒离子电化学反应扩散系数D0,其中VO2+/VO2+电对的还原反应中D0可达到4.44×10-5 cm2·s-1,显示了良好的电化学活性。

全钒氧化还原液流电池集流体的性能

用混炼法制备了以PP和SEBS共混物为基体材料、掺杂碳黑和碳纤维的高导电复合材料。用SEM、恒流充放电方法考察了复合材料的结构、形貌、力学性能及电化学性能。结果表明:导电介质在基体材料中高度分散,复合材料的体积电阻率小于0 1Ω·cm,组装的单体电池的充放电能量效率为84 5%。

钒氧化还原液流电池的研究进展(Ⅰ)电池原理、进展

介绍了钒氧化还原液流电池的原理和特点 ,指出钒氧化还原液流电池是一种新型的蓄电池。将钒电池与Cr Fe、Cd Ni及铅酸蓄电池进行比较 ,其比能量高 ,工作寿命长 ,结构简单 ,能够实现“瞬间再充电” ,用途广泛 ,能进行电网调峰 ,特别适用于电动汽车。同时介绍了钒电池的研制发展概况 ,对钒单电池和千瓦级钒电池组的结构进行了描述。我国是钒资源大国 ,开展钒电池的研究特别重要 。

质子交换膜对钒氧化还原液流电池性能的影响

采用溶液接枝聚合法制备了一种新型的质子交换膜PVDF-g-PSSA,测定了PVDF-g-PSSA膜、Nafion 117膜和PE01均相膜的离子交换能力和电导率,并分别研究了以这3种膜为隔膜的钒电池的电化学性能.实验结果表明,PVDF-g-PSSA膜具有优良的质子电导率和离子交换能力,室温下其离子交换能力和质子电导率分别为1.13 mmol/g和3.22×10-2S/cm,在不同的充放电电流密度下,以PVDF-g-PSSA膜为隔膜的钒电池的库仑效率和能量效率明显高于Nafion 117膜和PE01均相膜为隔膜的钒电池;PVDF-g-PSSA膜阻钒离子的渗透性能与PE01均相膜基本一致,都明显优于Nafion 117膜的阻钒离子渗透能力.

铁铬氧化还原液流电池系统

以聚丙烯腈碳毡作电极,电池运行前电沉积Pb和Bi作为负极电催化剂和析氢抑制剂,以聚苯乙烯磺酸型阳离子交换膜为隔膜,浸蜡石墨板作双极板,组装出输出功率为270W的氧化还原电池系统.测试表明,电池系统在近120个充放电周期内性能稳定,系统的电流效率为93%,电压效率为78%,能量效率为72%.

全钒氧化还原液流电池的发展现状

简要介绍了全钒氧化还原液流电池的工作原理,并对钒电池的组成及其电解液的制备方法和钒电池的分类及市场前景进行了简明叙述。列举了钒电池在国外的商业化情况,并简要分析了国内外钒电池的发展过程和研究现状。中国风能、太阳能等可再生资源储量丰富,对环境友好的大容量存储电池需求迫切,因此认为近几年中国全钒氧化还原液流电池具有良好的发展前景,这将会极大促进中国钒资源的开发。

全钒氧化还原液流电池中电极材料的研究评述

全钒氧化还原液流电池是一种新型的蓄电池 ,较之传统蓄电池有许多的优点 ,本文介绍了钒电池中的两类电极材料 (金属类和复合类 )

炭材料在全钒氧化还原液流电池中的电化学活性

炭材料在全钒氧化还原液流电池(钒电池)中主要用作电极。由于传统炭材料对钒电对氧化还原反应的电化学活性较差,因此,对以石墨毡为代表的炭材料电化学活性研究成为钒电池电极研究的重要组成部分。研究从石墨毡电极改性和炭材料作为催化剂应用两方面详述炭材料在钒电池中的电化学活性研究现状,先介绍含氧官能团和含氮官能团对钒电对氧化还原反应的电催化作用,回顾碳纳米管和石墨烯两类新型炭材料在钒电池中的应用。对炭材料电化学活性的今后研究工作进行展望,通过对炭材料性构关系的全面了解和对碳电极上的钒电对电化学反应过程动力学的深入研究,才能为炭材料在钒电池中的实际应用奠定扎实的理论和应用基础。

锌溴液流电池通道的计算流体力学模拟

引言锌溴液流电池的电解液为溴化锌水溶液,充电过程中,锌以金属形态沉积在导电塑料电极表面,溴形成油状配合物,贮存于正极电解液的底部,其较高的能量密度(430 W·h·kg-1)和功率密度以及优越的循环充放电性能（100%深度放电几千次）使锌溴液流电池具有极高的研究和应用价值。锌溴液流电池的一些特性与其电解液的流动状态密切相关,尤其是在阴极金属锌沉积一侧,流体均匀分布在整个反应区域是保证锌溴液流电池稳定运行的必备条件。同时为提高电池的性能,需要有效地传输反应物到反应表面。

钒氧化还原液流电池的充放电特性

采用恒流限压充放电法,研究了充放电电流密度对钒氧化还原液流电池的容量、库仑效率和能量效率的影响,同时研究了过充条件下的集流体腐蚀情况,初步建立了钒氧化还原液流电池稳定有效的充放电模式。理想的充放电电流密度为63.8 mA/cm2,对应的库仑效率是95.09%,能量效率是70.79%。充电电压上限不能超过1.75 V。

全钒氧化还原液流电池用电极材料的研究进展

全钒氧化还原液流电池系统作为电化学系统现已在国外得到了很好的发展。本文归纳了全钒氧化还原液流电池电极的功能和性能要求,介绍了电极材料的研究进展情况,并提出了当前最有应用前景的电极材料及其结构。

全钒离子氧化还原液流电池电极活性物质的研究

介绍了以VOSO4 为原料 ,电解制备全钒离子氧化还原液流电池的正极活性物质V(Ⅴ )盐和负极活性物V(Ⅱ )盐 ,并用循环伏安法研究了它们在石墨电极上的电化学性质。结果表明 ,在硫酸溶液中 ,作为全钒电池的正极和负极V(Ⅴ ) /V(Ⅳ )和V(Ⅲ ) /V(Ⅱ )

钒氧化还原液流电池研究进展Ⅱ电池材料的发展

介绍了国内外钒氧化还原液流电池的电极材料 (炭素类和金属类 )、集流板、电池隔膜材料的研究发展状况以及电解液的制备情况。石墨作电池正极易腐蚀 ,DSA电极可用于钒电池 ,但成本较高 ;石墨毡是一种稳定的电极材料 ,质量轻、成本低 ,对其进行各种处理可提高电池性能。集流板和电池隔膜材料都制约着钒电池的发展 ,详细介绍了它们的发展情况。

全钒氧化还原液流电池用石墨毡电极的稳定性

为了探究全钒氧化还原液流电池用石墨毡电极的稳定性,采用循环伏安、质量分析法、SEM和充放电实验研究了石墨毡的电化学性能、质量及形貌的变化。研究结果表明:实验选用的石墨毡电极在实验时间内因氧化而发生失重,同时吸附电解液,使电极质量随时间变化呈先减少后增加的趋势。但是,石墨毡的电化学性能仍然保持稳定,单片电池的能量效率及库仑效率维持在80%与96%左右。