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液流電池,為儲(chǔ)能而生!"航空專用",血脈里的安全屬性

新能源網(wǎng)
2023-11-21 16:55 2859

杭州2023年11月21日 /美通社/ -- 以下為來(lái)自中國(guó)新能源網(wǎng)的報(bào)道:

儲(chǔ)能舞臺(tái)上,液流電池是個(gè)既新又舊的面孔,相較于鋰電,液流電池起源更早,技術(shù)較為成熟,新的是這兩年才開(kāi)始為大眾所知。

1884年,法國(guó)工程師Charles Renard 發(fā)明鋅-氯液態(tài)電池,用于軍用飛艇,已初具鋅-溴液流電池的雛形,彼時(shí)還沒(méi)有附加流體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

1950年,離子交換膜誕生,液流電池技術(shù)開(kāi)始萌芽。

1955年,通用電器公司將聚苯乙烯磺化修飾后得到第一個(gè)質(zhì)子交換膜,就像芯片之于電子行業(yè),液流電池有了新的突破。

1971年,日本科學(xué)家 Ashimura 和 Miyake 首次提出了現(xiàn)代意義的液流電池概念,通過(guò)將正負(fù)極活性物質(zhì)溶解在電解液中,在惰性電極上發(fā)生可逆氧化還原反應(yīng),以實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能的互相轉(zhuǎn)化。

自1973年起,美國(guó)航空航天局(NASA)開(kāi)始對(duì)液流電池進(jìn)行研究,用于月球基地的太陽(yáng)能儲(chǔ)電系統(tǒng),首要考慮電池的安全性、效率和運(yùn)行壽命,而成本則為次要因素。一年后,NASA的科學(xué)家L. H. Thaller 首次提出具有實(shí)際意義的液流電池詳細(xì)模型,以FeCl2和CrCl3 作為正負(fù)極活性物質(zhì)并存放在兩個(gè)外部?jī)?chǔ)罐中,以鹽酸作為基質(zhì),以陰離子交換膜為隔膜,以循環(huán)泵作為液流驅(qū)動(dòng)力,構(gòu)成了第一款Fe-Cr雙液流電池。


液流電池技術(shù)的誕生,初衷是在20世紀(jì)70年代的能源危機(jī)背景下,長(zhǎng)期太空飛行能源代替計(jì)劃。換句話說(shuō),液流電池就為儲(chǔ)能而生的,尤其是長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。如果不是因?yàn)楫?dāng)時(shí)登月計(jì)劃停擺,全球油價(jià)舒緩,或許現(xiàn)在的液流電池應(yīng)用,都會(huì)打上"航空專用"的標(biāo)簽。近年來(lái),隨著風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電裝機(jī)量快速提升,國(guó)家新型儲(chǔ)能政策的不斷推出,儲(chǔ)能站在了最火的風(fēng)口。作為新型儲(chǔ)能和長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能當(dāng)中最具潛力的種子選手,液流電池在2022年取得了突破性進(jìn)展,未來(lái)或?qū)噭?dòng)鋰電一家獨(dú)大的市場(chǎng)格局。

由全球液流電池網(wǎng)、中國(guó)新能源網(wǎng)(能源通)、全球儲(chǔ)能網(wǎng)聯(lián)合相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)、科研團(tuán)體聯(lián)合發(fā)起舉辦的CFE 2024中國(guó)液流電池儲(chǔ)能大會(huì)暨展覽會(huì)定于4月25-26日在杭州舉行,這次我們力圖將液流電池產(chǎn)業(yè)鏈頂級(jí)圈層的產(chǎn)學(xué)研專家、學(xué)者、企業(yè)匯聚一堂,構(gòu)筑一個(gè)完整的上下游產(chǎn)業(yè)鏈和人脈商圈,幫助能源、電力、儲(chǔ)能、電網(wǎng)、工商業(yè)、風(fēng)投機(jī)構(gòu)、投資者等對(duì)此有興趣的朋友切身、快速且全方位地深入了解這個(gè)行業(yè)。希望,在這里大家能一起研討技術(shù)、解讀政策、擬定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、分析市場(chǎng)、探討商業(yè)模式、商務(wù)合作、友好交流、答疑解惑,共同攜手推進(jìn)液儲(chǔ)行業(yè)規(guī)?;a(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化發(fā)展!

液流電池是什么?

液流電池是一種電化學(xué)儲(chǔ)能,它主要由電極、離子傳導(dǎo)膜和電解液組成。具有電化學(xué)反應(yīng)活性的物質(zhì)存儲(chǔ)在可流動(dòng)的液態(tài)電解液中,流經(jīng)電極發(fā)生可逆的氧化還原反應(yīng)后,又回到儲(chǔ)液罐中進(jìn)行儲(chǔ)存。這種電解液周而復(fù)始的循環(huán)流動(dòng),便是"液流"的具體含義。


在液流電池的基本組件中:

(1)電極為電化學(xué)反應(yīng)提供了場(chǎng)所,其本身不參加反應(yīng),充電可達(dá)到100%SOC,還可以通過(guò)調(diào)節(jié)電堆數(shù)量或調(diào)整電極面積實(shí)現(xiàn)對(duì)電池功率的調(diào)控;

(2)參加反應(yīng)的活性物質(zhì)溶解在電解液中,儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐內(nèi),可以通過(guò)調(diào)整電解液參數(shù)、儲(chǔ)罐的容量實(shí)現(xiàn)對(duì)電池容量的調(diào)控;這也意味著液流電池可以分開(kāi)設(shè)計(jì)容量和功率;

(3)活性物質(zhì)溶解在水中的水系電解液沒(méi)有爆炸和起火的危險(xiǎn),為電池的安全性提供了保障。

由此可見(jiàn),液流電池的特點(diǎn)決定了其安全性、功率與容量可分開(kāi)設(shè)計(jì)、儲(chǔ)能規(guī)模大等優(yōu)勢(shì),為大規(guī)模儲(chǔ)能"量身定制"。


液流電池,被視為最適合長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的電池技術(shù)之一,可針對(duì)不同的儲(chǔ)能需求為其量身打造最合適的方案。其獨(dú)特的工作原理和構(gòu)造使其在儲(chǔ)能領(lǐng)域具有許多優(yōu)勢(shì)。在雙碳目標(biāo)的引領(lǐng)下,我國(guó)能源結(jié)構(gòu)正在持續(xù)優(yōu)化,這為液流電池的發(fā)展提供了廣闊的應(yīng)用前景。隨著新能源和儲(chǔ)能的發(fā)展,液流電池將會(huì)在未來(lái)的儲(chǔ)能市場(chǎng)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,為我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐,推動(dòng)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和新能源的發(fā)展。

消息來(lái)源:新能源網(wǎng)
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