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液流电池技术的进步或可实现其商业化发展

北极星储能网2020-05-24 07:23:48

液流电池由于具有安全性高、储能规模大、效率高、寿命长等特点,在大规模储能领域具有很好的应用前景。从目前的应用市场及技术研发程度来看,全钒液流电池技术进入工程应用、市场开拓阶段,慢慢走向商业化道路;锌溴液流电池技术进入工程应用、市场开拓阶段;其他液流电池仍处于研究阶段。接下来,小编就给大家整理一下2017年液流电池的技术进展。


美国研发出新型液流电池:通过溶解在中性ph值水中的有机分子来存储电能


美国科研人员日前在《美国化学学会˙能源通讯》杂志上报告说,他们研发出一种新型液流电池,可通过溶解在中性ph值水中的有机分子来存储电能。这项成果使无毒、无腐蚀性且使用寿命超长的电池成为可能,并有望大幅降低生产费用。


哈佛大学的研究人员通过分别调整正负极电解液的分子结构,使它们可溶于水,从而研发出一种每充放电1000次只损失1%存储能力的电池,而锂离子电池一般在1000次充放电后就不能使用了。中性ph值还能大幅降低将电池正负两极分开的隔膜的制造成本。这种新液流电池中的隔膜两侧实际上都只是盐水,因此它的材质可采用廉价的碳氢化合物,从而大大降低成本。


小型的液流电池:供电时同时冷却芯片


来自IBM和苏黎世联邦理工大学的科学家们已经做出了一个小型的液流电池,它具有芯片供电和供电时冷却的双重好处。使用3D打印,该团队开发了一种楔形微通道系统,可以使用很少的泵浦功率为系统提供电解质。所得电极将液体压入离子可流动的膜层中,产生电力。结果是产生1.4瓦每平方厘米的系统,在考虑泵送后,剩下1瓦留给电池供电。此外,它摆脱了比它更多的热量,同时脱离了电源和冷却芯片的整洁的技巧。


哈佛大学新型液流电池技术:非金属有机物水系液流电池


哈佛大学MichaelAziz教授团队要开发一种新型电解液,要达到如下标准:廉价、不燃、环保、高效。于是他们选择了有机物作为电解液的成分。他们选择氮氧自由基哌啶醇-甲基紫精电对(4-hydroxy-TEMPO/Methylviologe)有机物,从而使电压达到1.25V,电解液能量密度为8.4Wh/L,电流效率可达99.9%。


麻省理工开发“吐氧充电”液流电池


麻省理工学院团队开发出一种会“呼吸”的液流电池,不仅能长时间储存电力,储存成本还仅为现有技术的五分之一,每千瓦时只要 20~30 美元。他们使用液态盐溶液为阴极可重复吸收和释放氧气,当氧气进入电池时,电子从阳极释放至外部电路;而氧气流出时,电子从阴极返回阳极,这种充放电特性也让研究人员笑称这是“会呼吸”的电池,但不像人类呼吸时吐出二氧化碳废气,这种电池呼吸吐纳的都是氧气。新电池的化学总成本(包括阴极、阳极和电解质材料的总价)仅为锂离子电池成本的三十分之一,每千瓦时只要 20~30 美元。虽然能量密度略低于现在的锂离子电池,但却是抽蓄水力发电系统的 500 倍,具绝对的成本优势。


中科院大连化物所:液流电池新体系研究获进展


中科院大连化物所储能技术研究部研究员张华民、李先锋带领团队在液流电池新体系方面取得新进展,开发出新一代高能量密度低成本中性液流锌铁电池体系。研究团队选择了成本较低的氯化亚铁和溴化锌作为活性物质,构建了中性液流电池体系。同时,采用络合技术解决了中性条件下铁的水解问题,并利用多孔离子传导膜替代传统离子交换膜,解决了铁离子污染导致膜内阻升高的问题。他们还提高了中性介质中离子在膜中的传导性,从而大大提升了中性锌铁液流电池的性能和稳定性。

大连化物所溴基液流电池电极材料研究获进展

中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部研究员张华民、李先锋团队利用“孔径筛分效应”固溴,设计、制备出兼具高活性和固溴功能的笼状多孔碳材料,并实现了其在锌溴液流电池中的应用。该研究团队设计了一类中空多孔纳米笼状材料,其外壳的孔径介于溴离子和络合态溴之间;利用“孔径筛分效应”,使溴离子在笼内部发生电化学反应后“固定”在内部,从而有效抑制溴的交叉污染。采用该材料组装的单电池在80mA/cm2充放电条件下,库伦效率达到98%,能量效率达到81%。


香港中大成功研发高能量新型锌-碘溴液流电池


香港中文大学机械与自动化工程学系研发了一种高能量新型锌-碘溴液流电池,能量密度刷新了目前水系液流电池能量密度的纪录,达每升101瓦时。研究团队发现,在碘溶液中添加溴离子可用来充当碘离子的“替身”。溴离子与碘二离子结合成为碘溴离子,同样可发挥稳定循环性的作用,而被释放的碘离子则可增加电池容量。卢怡君表示,这种新型储能系统具有能量密度高和循环性能兼备的特点,预计在5至8年内可应用于日益庞大的电动汽车市场。


以上便是2017年液流电池技术进展情况,储能技术的进步带动了储能产业的发展,各种储能技术都有其适宜的应用领域。在大规模储能应用领域,全钒液流电池相对于寿命较低的锂离子电池略胜一筹,但由于受到能量密度低、成本过高等局限的影响,在风电等大型储能领域尚处试验阶段。10月11日,五部委联合发布《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,《意见》指出,要应用推广一批具有自主知识产权的储能技术和产品,其中重点包括100MW级全钒液流电池储能电站。可见全钒液流电池的应用价值日益受到国家重视,近年来,各种电池技术层出不穷,业界呈现出“百花齐放,百家争鸣”的局面,全钒液流电池未来能否实现商业化,让我们拭目以待。


来源:北极星储能网整理

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