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 ,指出开发钒氧化还原液流电池的技术关键是提高电极材料活性和隔膜的选择性     

钒液流跨步迈向大储能

备受资本市场青睐的液流电池最近的呼声更高了.这其中,又以钒液流电池发展技术最为成熟,应用最广泛. 技术优势或是源动力 钒液流电池的强劲发展势头还要归功于其独特的技术特点.据了解,液流电池一般被称为氧化还原液流电池,其中,正负极全是用钒盐溶液的称为全钒液流电池.这一概念是美国NASA LewisResearch Center,Thaller,L.H于1974年提出的.发展至今,技术逐渐成熟.     

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。如何高效制备出钒电池电解液并提高其稳定性也是研制钒电池的重要问题     

钒液流电池监控系统可靠性设计

目前,钒液流电池是大容量蓄电池领域最新型的技术之一,需要依靠循环泵的动力运行,并对一些关键参数进行监控.全钒液流电池在运行过程中尤其是在充放电状态下决不允许循环泵停转,这就对钒液流电池监控系统的可靠性提出了极高的要求.首先对改进前的钒液流电池监控系统进行了结构分析,建立了监控系统结构图,并利用可靠性框图、故障树分析法、Blocksim 软件对监控系统进行了可靠性分析,找出系统的关键点,并对关键点进行了改进,并通过改进前后的可靠性指标对比,表明改进后的监控系统的可靠性有明显提高.     

全钒液流电池电解液的制备和性能优化研究进展

全钒液流电池是一种新型的适用于大规模储能的电池,钒电解液是全钒液流电池的重要组成部分,电解液的制备及性能优化是全钒液流电池的一个研究热点。介绍了全钒液流电池电解液的制备和性能优化的研究进展,并展望了全钒液流电池电解液研究的发展方向。     

钒液流电池平滑风电场输出功率研究

基于PSCAD／EMTDC搭建了永磁直驱风电场,并根据钒液流电池（VRB）的数学模型搭建了并网型电磁仿真模型。根据风电场的输出功率变化,设定相应的能量管理及控制策略,对含有钒液流电池的风电场进行仿真分析。仿真结果表明,钒液流电池可较好地平滑风电场输出功率的波动性,在一定程度上提供无功支持,改善电压稳定性。     

全钒液流电池正极电解液的研究进展

全钒氧化还原液流电池的研究已有20多年的历史,但其发展受到诸多因素的制约。正极电解液是全钒氧化还原液流电池的关键材料,也是制约其实用化进程的重要影响因素之一。从制备、优化(包括添加剂的选择)以及钒离子在正极电解液中的存在形式等3个方面综述了全钒氧化还原液流电池正极电解液在国内外的研究进展。最后就正极电解液存在的一些其它问题做了分析,并探讨了全钒氧化还原液流电池正极电解液进一步研究的方向。     

SPEEK膜与Nafion膜在钒液流电池中的应用研究

研究了Nafion膜与SPEEK膜两种质子交换膜的含水率、膨胀率、阻钒性能以及在钒液流电池样机中的充放电性能,并结合两种隔膜的基本化学结构对产生这些差异的原因进行了分析.静态测试结果表明.SPEEK膜的含水率、膨胀率大于Nafion膜,其阻钒性能也比Nafion膜好.在钒液流电池样机中的充放电测试结果表明,Nafion膜的质子交换能力优于SPEEK膜.SPEEK膜与Nafion膜性能的差异可能与两者化学骨架结构以及磺化基团差异有关.     

美国PNNL开发出新型低成本液流电池

正近日,美国太平洋西北国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory,PNNL)开发出了一种新型有机水性液流电池,有望大幅降低现有标准钒基液流电池的成本达60%。该液流电池采用低成本、可持续合成的有机分子,而不是现有液流电池中通常使用的金属。有机水性液流电池一旦技术成熟,每千瓦时的成本据估计为$180,且其可以直接替代现有液流电池。     

钒电池用电解液研究现状及展望

钒电池是近年来兴起的高效储能、绿色环保、反复可充放的新兴能源。钒电解液作为全钒氧化还原液流电池的活性物质是电池最重要组成部分之一,钒的浓度大小和电解液的多少决定了电池的容量,钒电解液性能的好坏对电池性能有直接影响。对钒电解液的制备、分析、性能优化方面的研究现状及展望作了综述。     

全钒氧化还原液流电池关键材料研究现状

全钒氧化还原液流电池是一种环保的规模化储能电池,由于其电池输出功率与储能容量彼此独立,适用于风能、太阳能等可再生能源发电过程和电网调峰过程,作为规模化储能装置使用。介绍了全钒液流电池的关键材料,电极材料的种类、特点和电极改性方法;报导了电池隔膜材料和电解液材料改性方法等国内外最新研究进展。     

钒液流电池应用电力系统的若干特性实验分析

文章介绍了全钒液流电池作为电力系统直流应用及规模储能所具备的主要特点,叙述了5kW、10kW电池堆成组整体充放的电压电流特性,并结合规模储能,对试验结果进行分析,阐述了钒电池应用于电力系统的优缺点及相关特性。     

主动配电网电池储能系统优化配置方法

旨在确定全钒液流电池(VRB)储能系统(ESS)的最佳配置,以应对主动配电网(ADN)中风力发电的集成。相应地,提出了一种考虑储能的动态效率和寿命的电池储能系统优化配置方法。与以前的研究不同,所提出的储能优化配置方法中考虑了VRB的动态效率和寿命。此外,该方法综合考虑了风电消纳、减少负荷中断、减少温室气体排放、网损、VRB ESS的投资成本等综合收益,以经济指标用于评估VRB ESS的渗透率,设计的VRB ESS可以使得ADN的经济性达到最佳。最后,通过改进的IEEE 33节点系统对提出的电池储能系统优化配置方法进行了验证。测试结果证明了所提方法的正确性并分析了主动配电网的潮流运行特性。     

液流钒电池用TiO2/Nafion/PP质子交换膜的研究

以聚丙烯膜(PP)为基体,采用浸渍法制备了新型质子交换膜Nafion/PP膜,并通过掺杂的方式制备了复合膜TiO2/Nafion/PP。采用扫描电镜仪(SEM),红外光谱对复合膜进行了表征,测定了膜的质子交换容量和电导率,并考察了以两种复合膜作为隔膜的液流钒电池的电化学性能。结果表明:TiO2掺杂改性以后,TiO2/Nafion/PP的质子交换容量为0.7298mmol/g,含水率为17.86%,分别比Nafion/PP膜提高了75%和117%,复合膜电导率比Nafion/PP提高了27%。电化学测试结果表明:以TiO2/Nafion/PP为隔膜的模拟液流钒电池电池效率为67.76%,显示出优良的循环稳定性。     

全钒液流电池离子交换膜研究进展

全钒液流电池是近年来储能电池的研究热点,离子交换膜是其关键部件之一。总结了近年来全钒液流电池用离子交换膜的研究进展,提出了未来可能的研究方向。     

液流储能电池系统支路电流的建模与仿真分析

对全钒液流电池所特有的支路电流损耗进行理论分析和研究,建立支路电流等效电路模型,通过仿真计算对支路电流进行量化分析,并得出支路电流的分布规律及其对全钒液流电池外特性的影响。同时基于化学电池的经典三阶模型,通过引入受控元件的思想,提出包含支路电流损耗因素的全钒液流电池模型,并通过仿真对比分析发现,大规模全钒液流电池系统的支路电流损耗对电池系统外特性影响显著。尽可能地消减支路电流损耗,对于提高电池储能系统的效率和保障电池系统内部模块的电压一致性至关重要,尤其在电力系统领域大规模应用全钒液流储能电池时,支路电流的研究对于工程前期规划设计和系统运行的操作维护,均具有实际应用价值。     

全钒液流电池热动力学建模及换热效率分析

VRB系统在实际应用中为了更好地控制温度,需要安装强制冷却装置如换热器,但现有研究集中在无附加设备的独立VRB系统的动态热建模,带有换热器VRB系统的热力学并未得到充分研究。运用热力学理论,依据钒电池的热力学属性,通过Matlab/Simulink搭建VRB电堆热力学模型;将传热单元数(NTU)、功率、冷热流体的实际温度与传热有效度建立函数关系,分析了换热器在一定的换热系数条件下换热器效率的最优值,从而实现对电堆温度更好地控制,为电堆的实际运用提供了理论参考。     

全钒液流电池SOC估算方法研究

荷电状态(state of charge,SOC)估算是储能系统研究的核心内容之一,关系到微电网的功率控制与能量管理策略。简述了适用于全钒液流电池SOC的表征方法和估算方法,分析了这些方法的优缺点及适用范围,对全钒液流电池SOC估算的发展趋势做出了展望。     

聚苯醚阴离子膜的改性及在钒电池中的性能

阴离子交换膜具有优异的阻钒性能,但是其电化学性能和化学稳定性低于阳离子交换膜,阻碍了其在全钒氧化还原电池中的应用。选用国内商业化聚苯醚(PPO)阴离子膜作为基膜,采用了两种不同的方法在阴离子交换基膜中引入阳离子交换基团成为两性离子交换膜。结果表明,二种改性方法均能提高膜的IEC、电导率等基本性能和电化学性能。由于全氟磺酸溶液(PFSA)改性后隔膜的阻钒离子能力显著提高,该膜组装的电池的能量效率和电流效率分别提高3.2%和6.7%。