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小钒电池
钒电池
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电池原理

钒电解液

钒电池全称为全钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Battery,缩写为VRB),是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。

钒电池每千瓦时需8公斤五氧化二。大容量钒电池都是兆瓦级。也就是说一个兆瓦的电池需8000公斤五氧化二

工作原理

钒电池(VRB)是一种可以流动的电池,正在逐步进入商用化阶段。VRB作为一种化学的能源存储技术,和传统的铅酸电池、镍镉电池相比,它在设计上有许多独特之处,性能上也适用于多种工业场合,比如可以替代油机、备用电源等。利用VRB技术设计制造的VESS系统(VanadiumEnergy Storage System,即钒能源存储系统),其设计和操作特性在VRB的基础之上被优化,而且集成了许多自动化的智能控制和用于管理操作的电子装置。简单地说,钒电池将存储在电解液中的能量转换为电能,这是通过两个不同类型的、被一层隔膜隔开的钒离子之间交换电子来实现的。电解液是由硫酸和钒混合而成的,酸性和传统的铅酸电池一样。由于这个电化学反应是可逆的,所以VRB电池既可以充电,也可以放电。充放电时随着两种钒离子浓度的变化,电能和化学能能相互转换。 VRB电池由两个电解液池和一层层的电池单元组成。电解液池用于盛两种不同的电解液。每个电池单元由两个“半单元”组成,中间夹着隔膜和用于收集电流的电极。两个不同的“半单元”中盛放着不同离子形态的钒的电解液。每个电解液池配有一个泵,用于在封闭的管道中为每一个“半单元”输送电解液。当带电的电解液在一层层的电池单元中流动时,电子就流动到外部电路,这就是放电过程。当从外部将电子输送到电池内部时,相反的过程就发生了,这就是给电池单元中的电解液充电,然后再由泵输送回电解液池。在 VRB中,电解液在多个电池单元间流动,电压是各单元电压串联形成的。标称电压是1.2V。电流密度由电池单元内电流收集极的表面积决定,但是电流的供应取决于电解液在电池单元间的流动,而不是电池层本身。VRB电池技术的一个最重要的特点是:峰值功率取决于电池层总的表面积,而电池的电量则取决于电解液的多少。在传统的铅酸和镍福电池中,电极和电解液被放置到一块,功率和能量强烈地依赖于极板面积和电解液的容量。但VRB电池不是这样,它的电极和电解液不一定必须放到一块,这就意味着能量的存放可以不受电池外壳的限制。从电力上来讲,不同等级的能量可以为电池层中不同的电池单元或单元组中通过提供足够的电解液来得到。给电池层充电和放电不一定需要相同的电压。例如,VRB电池可以用串联电池层的电压放电,而充电则可以在电池层的另一部分用不同的电压进行。

VRB电池用于通信,其优点明显:

(1)能量循环效率高;

(2)深度放电后寿不会受影响;

(3)不会由于电解液的腐蚀而使化学特性受到影响;

(4)电解液可以无限期使用(没有处理的问题);

(5)循环寿命是无限的(仅受隔膜的限制);

(6)能量的存储量可以精确地测量出来;

(7)在使用中对环境的影响很小。这些特性为在各种各样的通信应用中发展直流能源存储系统提供了保障。

              新能源,清洁能源,可再生能源是世界能源发展趋势,但目前的光伏,风能都存在很多问题,比如:发电不连续,不稳定,并网难。大规模储能技术为实现可再生能源提供保证,大规模储能技术也是是国家发展的重大需求。推动能源革命,实现能源结构调整,建立“安全,经济,高效,低碳,共享”的能源体系。新能源的快速发展和应用,需要电网级的储能技术。目前可以生产百兆瓦级的大储能钒电池,一个电池相当一个小型发电站,可以广泛用于山区,海岛或缺电区域,省去拉电线路的成本,用电不花钱。利用清洁能源是世界发展的必然趋势。目前,钒电池储能系统成功进入德国商业化市场,也应用于意大利TERNA电力公司储能项目,成功进入美国华盛顿电力储能市场。