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  • 1 # 我以為客棧

    電能是國民經濟發展的重要保障。隨著核電和風能、太陽能、潮汐能等可再生能源的規模開發、利用,為實現穩定供電,開發高效的規模儲能技術意義非常重大。規模儲能技術中首推揚水蓄能,它規模大、壽命長,但地理條件要求苛刻,且建造費用高。化學蓄電池中以目前正在發展的液流電池(Flow cell,Flow battery)最適宜規模化儲能。

    一、液流蓄電池概述

    氧化還原液流電池或氧化還原液流蓄能系統(Redox flow cell 或Redox flow systems),可簡稱為液流電池。最早由美國航空航天局(NASA)資助研究,1974年由Thaller H.提出並申請了專利。與通常蓄電池的活性物質被包容在固態電極之內不同,液流電池的正、負極活性物質主要存在於電解液中,透過送液泵流過液流電池,電池內的正、負極電解液由離子交換膜隔開。在電池充、放電過程中,電解液中的活性物質離子在惰性電極表面發生價態的變化。液流電池的正/負極電對應具有以下特點:正/負極電對電位差大,可逆性好,副反應小,溶解度高且穩定,易於製備,價格便宜,環境友好,腐蝕性小等。

    三十多年來,各國研究者獲得了多種可用的液流電池體系。液流電池的結構類似於燃料電池,可分為三個層次:單體(Cell)、電堆(Stack)和系統(System)。電池單體透過雙極板串(並)聯成“電堆”,就可以形成不同規模的蓄電裝置。液流蓄電系統的功率取決於單電池內電極板的面積和堆的節數,儲能容量則取決於儲液罐的容積和電解液的濃度,因此功率與儲能容量可單獨設計,適用於大容量蓄電。

    二、液流電池的種類

    隨著研究的深入,不斷有新的氧化還原電對應用到液流電池中,形成新的體系。為了方便理解和研究各種液流電池的原理和特點,可以有多種方法對其進行分類。

    按照電化學體系進行分類:正負極電對為兩個變價元素:陽離子變價;陰離子變價;陰、陽離子變價。正負極電對為同一個變價元素,則該元素至少有3個價態。按電解液數目分類:雙流動電解液;單流動電解液。

    按電極反應形式分類:無沉積反應:離子在電極表面變價後又回到液流中去的反應;有沉積反應:雙沉積反應;單沉積反應。

    按電堆的功能分類:單純蓄電;雙功能:蓄電/電化學合成。

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