新能源储能与钒电池技术现状

新能源技术是21世纪最具潜力的技术之一,新型储能技术已成为新能源领域的重要组成部分,其技术发展水平直接影响新能源产业的发展。以锂离子电池、铅酸电池、液流电池为代表的新型电池产业增长迅猛,但其发展受技术、成本的限制,应用水平不一。钒氧化还原液流电池作为一种优良的绿色大规模储能设备,用作太阳能、风能发电过程的储能装置,电网调峰效果显著。本文分析了相关储能电池的技术特点、技术瓶颈,并基于钒电池研究应用现状,分析指出了钒电池技术发展的方向及有待解决的关键问题。

粘土钒矿钡盐焙烧-酸浸提钒工艺研究

以河南某地粘土钒矿为原料,采用加硫酸钡焙烧-酸浸法从粘土钒矿中提钒,分析焙烧条件和浸出条件对钒浸出率的影响。结果显示,焙烧温度对钒浸出率有显著影响,在适当的焙烧温度范围内,钒的浸出效果较好。向粘土钒矿中加入12%的硫酸钡,在900℃下焙烧4 h,焙烧样品在硫酸浓度8%、浸出温度60℃、浸出时间120 min、液固比2∶1的条件下,钒浸出率达79.16%。这说明采取硫酸钡作添加剂来焙烧提钒是可行的,通过研究焙烧机理可知,硫酸钡可破坏粘土钒矿的晶体结构,使钒氧化物形成可溶于稀硫酸的钒酸盐。

V_2O_5直接制备氮化钒铁过程研究

针对V_2O_5直接制备氮化钒铁工艺,采用TG-DSC和扫描电子显微镜(SEM)表征分析了体系反应过程及微观组织与元素分布,并分析了各影响因素对产物含氮量的影响。结果表明,670℃左右,碳还原V_2O_5的反应开始显著发生,1 000℃以上时,碳化反应开始发生,温度达1 200℃左右,开始出现氮化反应。反应温度、保温时间和配碳系数等因素对氮化钒铁含氮量均有较明显的影响。较适宜的制备工艺参数为:高温反应温度1 400℃、保温2h、配碳系数0.35,在该条件下制得的氮化钒铁含氮量可达11.26%,合金中其它元素含量分别为钒46.31%、铁36.87%、碳1.21%、硅1.98%、铝1.94%,符合GB/T30896-2014标准。SEM结果表明,利用V_2O_5直接制备氮化钒铁,铁主要以夹杂形式均匀分布在氮化钒铁主相间,且氮、钒、铁三种主元素的分布较均匀。

有色金属与新能源材料发展

有色金属在新能源材料制备中具有重要的作用。新能源与其材料共同促进,相互影响。新能源材料直接影响新能源产业的发展水平,其性能和成本的改善推动新能源产业的发展,新能源发展的客观要求促进有色金属能源材料的进步。通过对电池材料、光伏太阳电池材料等相关能源新材料方面发展论述,重点解析了我国电池关键材料的发展水平,总结了有色金属在新能源材料制备中的作用及关键问题。

利用V2O5制备氮化钒铁的反应过程及动力学研究

采用TG-DSC技术对V2O5直接制备氮化钒铁的反应过程进行研究,并采用Coats-Redfern积分法对相关反应的动力学参数进行计算。研究结果表明:碳还原V2O5的反应在670℃左右开始显著发生,随温度升高,反应速度加快。在1000℃以上时,碳化反应开始进行,在1200℃左右,氮化反应可以显著发生,试样中可检测到氮化产物。在1150~1350℃反应的活化能要比970~1100℃时的高,说明随着反应的进行,生成的碳化钒铁和氮化钒铁产物产生了一定的包覆作用,扩散过程阻碍了反应的进一步进行。高温还原氮化后的试样,碳、氮元素在四周分布密集,而在中间区域分布较少,这也印证了碳化产物和氮化产物存在着明显包覆作用的推论。

钒氮合金制备过程温度场模拟

钒氮合金在双推板窑内的制备过程是一步氮化还原与传热过程,生产周期较长,能耗较高。为了有效地降低生产能耗,首次对推板窑生产氮化钒过程进行了温度场模拟尝试,这对优化设备具有一定的指导作用。本工作通过对双推板窑窑腔建立三维传热模型,采用ANSYS Workbench仿真平台对制备钒氮合金的典型加热段进行数值模拟,获得了不同加热段料球切片的温度场分布。通过对模拟结果进行验证,进一步采取提高升温速率,优化推板窑运行速度,达到缩短生产周期的目的。优化结果显示,在原有热工制度不变的基础上,优化后料球通过主窑的时间缩短了108 min;优化后产量在原工况基础上增加了6.45%;优化后的吨耗电量降低到了优化前的93.94%。