可溶铅酸液流电池模拟与仿真

可溶铅酸液流电池是一种使用单个容器存储电解液并且不需要微孔隔膜的氧化还原液流电池,这使得电池设计简单并降低了成本。建立二维暂态可溶铅酸液流电池模型,模型基于对质量、电荷以及能量的转移与守恒以及包含铅离子反应的宏观动力学模型为基础,研究了电极间隔、电极形状、电流密度、实验温度、入口电解液流速和电解质初始浓度对电池性能的影响。研究表明：与平板电极相比,弧形电极明显提高了充电时的电池电压。在影响铅酸液流电池性能的诸多条件中,电池温度和电流密度可能是优化电池性能的重要因素。     

五氧化二钒电解制备全钒液流电池V3+电解液

电解液的质量直接决定了全钒液流电池的储电能力。为了降低全钒液流电池的生产成本,在国内首次采用流动型电解槽电解还原法,研究了采用相对廉价的五氧化二钒(V2O5)代替价格昂贵的硫酸氧钒(VOSO4)为原料制备全钒液流电池电解液的制备技术;研究了阳极电极材料、电解电流密度等对制备电解液的影响因素;并通过循环伏安、交流阻抗和充放电测试分析和比较由两种原料制备的电解液的电化学性能。实验结果表明:以Ru Ir/Ti为阳极,多孔铅板为阴极,3 mol·L-1 H2SO4为阳极电解液,1.5 mol·L-1 V2O5+3 mol·L-1 H2SO4粉末混合溶液为阴极电解液,40 m A·cm-2恒流电解得到的电解液不但具有良好的电化学活性和可逆性,且电流效率高和电能损耗低,完全可以满足全钒液流电池的工作需求。     

全钒液流电池电解液的制备及性能优化进展

全钒液流电池以其本质安全等优点成为大规模长时储能的优选,电解液作为全钒液流电池的关键组成部分,对电池性能起着至关重要的作用。对全钒液流电池电解液产业化制备方法以及钒电解液性能优化之电解液支持体系与添加剂对电解液性能的影响进行综述。并指出,目前全钒液流电池电解液产业化制备方法以化学还原法和化学还原联合电解法为主,在钒电解液性能优化方面,混酸支持电解质体系优化,以及电解液添加剂的理论研究和经济分析,是今后产业研究者应重点关注的方向。     

全钒液流电池充电/放电过程模型

建立全钒液流电池充电/放电过程模型,描述钒离子在离子传导膜中渗透产生的自放电现象对电池过程影响,反映电解液中不同价态钒离子浓度随时间变化规律,以及电池开路电压、端电压的时间依存性。通过与实验结果对比,数值模拟与实验结果保持良好一致性,验证所发展的数学模型的有效性。利用数值模拟再现实验结果,研究了充放电电流与电池容量的关系。结果表明：电池容量随电流的变化存在峰值。所建立的全钒液流电池过程模型,为液流电池储能系统的设计和操作提供依据。     

有机电解液在锂离子电池中的充放电机理

讨论了锂离子电池充放电过程中有机电解液的电化学行为,研究发现,有机电解液会在电极活性材料表面发生电化学反应而形成聚合物钝化层(SEI膜),其厚度和疏密性与电解液的组成及充放电制度有关;其组成和电化学性能还将直接影响锂离子电池的充放电容量和循环寿命。通过改变电解液的导电锂盐成分、有机溶剂组成和加入极性添加剂等方法可优化电解液的电化学特性,从而可有效控制该钝化层的成膜过程、膜组成与膜结构,提高锂离子电池的充放电及循环性能。     

全钒液流电池储能系统最新研究进展

阐述了全钒液流电池结构、工作原理和优缺点,综述了学术圈及产业界针对全钒液流电池的电堆、电解液和电池管理系统等关键系统所开展的技术研究最新进展,指出通过提高电堆电密和电解液短流程制备技术,可有效降低液流电池成本。电解液制备流程的改进和降本将是下一步重点研究方向。     

锑离子添加剂对低共熔溶剂(DES)电解液液流电池的性能改善研究

非水系氧化还原液流电池（NARFB）的广泛应用受制于其较低的性能。在电解液中加入一些金属离子添加剂是一种可能的解决方案。实验研究了Sb³⁺离子对低共熔溶剂（DES）电解液液流电池电化学性能的影响。结果表明,添加Sb³⁺离子可以强化V（Ⅲ）/V（Ⅱ）氧化还原离子对的电化学反应动力学（最高可达22.6％）过程,钒离子在DES中的扩散系数提高了63.3％,并且电荷转移电阻降低了11.9％。场发射扫描电子显微镜表明,Sb³⁺离子电沉积在石墨毡的表面,对电化学反应起催化作用,从而改善了电化学性能。考虑增强的动力学和降低的活性比表面积之间的平衡,确定了Sb³⁺的最佳浓度为15 mmol·L^-1。此外,当使用含有Sb³⁺的负极电解液液流电池时,液流电池的功率密度提高了31.2%,从含原始电解质的3.08 mW·cm^-2到含15 mmol·L^-1 Sb³⁺离子的4.04 mW·cm^-2。这些结果为改善NARFB的电池性能提供了一个便捷而有前景的方法。     

金属氧化物与微生物相互作用及其在能源环境领域的应用

近年来,随着太阳能被引入微生物燃料电池领域,微生物电化学-光电化学协同产电、产燃料或净化环境的技术成为研究热点。太阳能转化的常用媒介是金属氧化物,探究其与微生物间的相互作用对认清协同机理、提高体系效率等方面有重大意义。综述了不同类型的金属氧化物-微生物相互作用的研究工作,包括微生物-金属氧化物间物理吸附作用、微生物对金属氧化物的矿化和风化作用、微生物-金属氧化物协同产电产燃料系统、金属氧化物光催化杀菌以及光电-微生物电化学协同治理有机污染物或重金属污染,提出了更高效的微生物电化学-光电化学体系的构建方法,为微生物-光催化材料协同体系的实际应用提供帮助。     

半固态储能电池的研究进展

半固态储能电池结合了可充电电池的高能量密度和液流电池设计灵活的优点,是一种新型电化学储能技术,近年来受到人们的广泛关注。通过综述半固态电池在锂离子电池、锂硫电池、锌电池、空气电池、有机电池及其他不同类型的储能电池领域的研究进展,并探究了半固态电极中的活性材料、导电剂、电解液及电池结构对半固态电池性能的影响,进而对半固态电极发展中存在的问题进行了分析和总结,发现通过开发新材料与新化学体系,可有效提高半固态电池的性能。最后提出展望,今后半固态电池的研究重点为提高电池能量密度、循环稳定性以及降低浆料黏度等。     

科学家研制出高性能水相有机液流电池

<正>美国犹他州立大学教授刘天骠团队日前设计开发了一项全新的水相有机液流电池。在这项新的研究中,以水溶性的二茂铁作为正极电解液活性材料,甲基紫精作为负极电解液活性材料,因而称之为二茂铁/甲基紫精液流电池。高性能的有机分子液流电池材料的主要前景是大规模储能和家庭储能应用。     

全钒液流电池阳极电解液稳定剂的研究

本文在介绍全钒液流电池工作原理和研究现状的基础上,对影响阳极电解液稳定性因素进行了探讨,讨论了各类稳定剂对电池性能的影响,并且对稳定剂提高电解液稳定性的机理进行总结,提出了复合稳定剂可能是阳极电解液稳定剂进一步的研究方向。     

耶拿电池与巴斯夫合作研发创新电力存储技术

<正>德国耶拿电池有限公司(以下简称"耶拿电池")和巴斯夫正在合作生产一种电池电解液。应用该电解液的电池技术特别适用于固定存储可再生能源电力,并有助于保持传统输电网络的稳定。耶拿电池以使用有机材料的氧化还原液流电池(RFB)为基础,成功研发了该项技术,并率先在全球范围内应用于商业领域。该电池中两种有机电解液位于不同的电解池槽中,它们被膜分隔用于存储电流。巴斯夫作为合作方将负责提供其中的一种电解液,该电解液以一种胺类物质作为化学中间体,而巴斯夫能够大规模生产该种化学中间体产品。耶拿电池计划在2020年向市场投放首批新型氧化还原液流电池。     

基于框架设计的液流电池流场优化模拟研究

液流电池通常采用对角平推流流场,会形成电解液滞留区,造成电池局部浓差极化大,影响综合性能。鉴于此,提出了一种基于框架设计的流场优化方法,通过设计电极框架,可以得到“蛇形流道”和“平行流道”两类流场。以全钒液流电池为例,通过数学建模,研究了不同流场结构和参数对于多孔电极内电解液流动特性、电化学反应和温度变化特性的影响规律。计算结果与实验结果一致性良好,结果表明：电解液在“平行流场”内的流动均匀性比在“蛇形流场”内好,且不存在滞留区,同时在“平行流场”内浓差极化也较“蛇形流场”低;此外,对于同样的电极面积,在电极内部的“平行流道”越多,电解液的流速分布越均匀,反应特性越好。     

复合添加剂对钒电池正极电解液性能的影响

为了提高钒电池电解液的性能，选取了3种复合添加剂，研究了复合添加剂对钒电池正极电解液稳定性和电化学性能的影响。利用电化学方法制备了2 mol/L的全钒液流电池正极5价钒离子电解液，采用临界胶束浓度法得到复合添加剂的配比为：1% KHSO₄+3 mmol/L SDBS（十二烷基苯磺酸钠）、1% KHSO₄+2 mmol/L D-山梨醇、1% KHSO₄+2 mmol/L CTAB（十六烷基三甲基溴化铵），并考察添加剂加入电解液后的稳定性与电化学性能。通过XRD分析手段，对电解液沉淀物的成分进行了表征。研究表明：添加剂的加入，并不会引起钒离子价态的变化，1% KHSO₄+2 mmol/L CTAB加入后，电解液峰电位差减小12 mV，峰电流增加9.8 mA，说明CTAB与KHSO₄在合适配比下，能够有效提高正极电解液的稳定性及可逆性，添加剂的引入并未引起电解液沉淀物的物相组成变化，电解液性能显著提高。     

基于框架设计的液流电池流场优化模拟研究

液流电池通常采用对角平推流流场,会形成电解液滞留区,造成电池局部浓差极化大,影响综合性能。鉴于此,提出了一种基于框架设计的流场优化方法,通过设计电极框架,可以得到"蛇形流道"和"平行流道"两类流场。以全钒液流电池为例,通过数学建模,研究了不同流场结构和参数对于多孔电极内电解液流动特性、电化学反应和温度变化特性的影响规律。计算结果与实验结果一致性良好,结果表明:电解液在"平行流场"内的流动均匀性比在"蛇形流场"内好,且不存在滞留区,同时在"平行流场"内浓差极化也较"蛇形流场"低;此外,对于同样的电极面积,在电极内部的"平行流道"越多,电解液的流速分布越均匀,反应特性越好。     

铅酸蓄电池电解液添加剂的研究

研究了铅酸蓄电池电解液中加入添加剂对电池性能的影响。通过测定电池放电容量、充电接受能力、极化曲线及荷电保持能力 ,比较了在电解液中加入E、F两种添加剂和不加添加剂的电池性能。结果表明 :在电解液中加入E、F添加剂后 ,电池的充电接受能力尤其是低温充电接受能力得以大大改善 ,并提高了负极析氢过电位 ,从而降低了电池贮存过程中的自放电。     

光催化电极材料的修饰在废水处理中的应用

介绍了废水中的有机污染物以及将这些污染物从废水中除去的方法,重点讨论了光催化和高级氧化的方法。此外,还对光催化剂及有关的研究进展做了明确的说明。最后,对表面改性光阳极及其在光电化学技术中的应用做了详尽的阐述。     

全钒液流电池SOC测量技术的现状及改进思路

荷电状态SOC是表示电池储能状态的重要参数。文章分析了全钒液流电池正负极电解液SOC在实际运行中出现偏差的原因,综述了全钒液流电池正负极电解液SOC测量技术的现状及各技术的准确性和局限性,结合目前国内外的最新研究成果,提出了负极电解液SOC测量技术的改进思路。     

锂离子电池低温电解液的研究进展

分析了从溶剂、锂盐和添加剂3个方面对电解液低温性能进行改进技术的研究现状.首先比较了乙烯碳酸酯(EC)基和丙烯碳酸酯(PC)基溶剂的低温性能,并针对这两类有机电解液的电化学和低温特性的改进,详细论述了几种重要的方法和措施,得出有机溶剂优化和添加剂的使用是提高电解液低温性能的有效手段的重要结论.最后指出了锂离子电池电解液低温性能的研究方向和应用前景.     

电解液添加剂苯基丙二酸对电池持续放电时间影响的研究

采用恒流放电和定电压充电的电化学方法研究了苯基丙二酸添加剂对改善铅酸电池放电持续时间的影响,初步探讨了添加剂的可能作用机理.通过多组对比实验结果的分析和研究后认为:适量苯基丙二酸用作电解液添加剂的加入可以提高电池的放电持续时间.