液流电池是一种新的电化学储能技术。它将正负极电解液分开,并各自循环的一种高性能蓄电池。根据电解液的不同,液流电池可以分为:全钒液流电池、锌溴液流电池、多硫化钠/溴液流电池、锌/镍液流电池等。
1、液流电池组成
液流电池由电池单元、电解液、电解液存储供给单元等部分构成,如图1所示。
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图1 液流电池组成和结构
2、液流电池工作原理
液流电池的正极和负极电解质溶液储存于电池外部的储罐中,通过泵和管路输送到电池内部, 通过正、负极电解质溶液活性物质发生可逆氧化还原反应,实现电能和化学能的相互转化。
这里以全钒液流电池为例,钒化学性质活跃,呈现多种价态,钒液流电池以钒离子的不同价态的溶液为电解液,使其在正负极板上发生可逆反应,完成充电、放电和再充电过程。电池充电后,正极物质为V5+离子溶液,负极为V2+离子溶液;电池放电后,正、负极分别为V4+和V3+离子溶液。
2.1 液流电池充电(储能)
充电时,正极发生氧化反应活性物质价态升高,负极发生还原反应活性物质价态降低,如图2所示。
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图2 液流电池放电过程
2.2 液流电池放电(释能)
放电时,正极活性物质价态降低,负极活性物质价态升高,液流电池释放出它所储存的能力,如图3所示。
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图3 液流电池放电过程
3、液流电池特点
功率和容量相互独立,输出功率由电池模块的大小和数量决定,储能容量由电解液的浓度和体积决定,功率与容量的独立设计;
能量转化效率高,启动速度快;
具有很强的过载能力和深度放电能力。
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