液流电池,为储能而生!"航空专用",血脉里的安全属性

杭州2023年11月21日 /美通社/ -- 以下为来自中国新能源网的报道:

储能舞台上,液流电池是个既新又旧的面孔,相较于锂电,液流电池起源更早,技术较为成熟,新的是这两年才开始为大众所知。

1884年,法国工程师Charles Renard 发明锌-氯液态电池,用于军用飞艇,已初具锌-溴液流电池的雏形,彼时还没有附加流体驱动系统。

1950年,离子交换膜诞生,液流电池技术开始萌芽。

1955年,通用电器公司将聚苯乙烯磺化修饰后得到第一个质子交换膜,就像芯片之于电子行业,液流电池有了新的突破。

1971年,日本科学家 Ashimura 和 Miyake 首次提出了现代意义的液流电池概念,通过将正负极活性物质溶解在电解液中,在惰性电极上发生可逆氧化还原反应,以实现电能与化学能的互相转化。

自1973年起,美国航空航天局(NASA)开始对液流电池进行研究,用于月球基地的太阳能储电系统,首要考虑电池的安全性、效率和运行寿命,而成本则为次要因素。一年后,NASA的科学家L. H. Thaller 首次提出具有实际意义的液流电池详细模型,以FeCl2和CrCl3 作为正负极活性物质并存放在两个外部储罐中,以盐酸作为基质,以阴离子交换膜为隔膜,以循环泵作为液流驱动力,构成了第一款Fe-Cr双液流电池。


液流电池技术的诞生,初衷是在20世纪70年代的能源危机背景下,长期太空飞行能源代替计划。换句话说,液流电池就为储能而生的,尤其是长时储能。如果不是因为当时登月计划停摆,全球油价舒缓,或许现在的液流电池应用,都会打上"航空专用"的标签。近年来,随着风电、光伏等新能源发电装机量快速提升,国家新型储能政策的不断推出,储能站在了最火的风口。作为新型储能和长时储能当中最具潜力的种子选手,液流电池在2022年取得了突破性进展,未来或将搅动锂电一家独大的市场格局。

由全球液流电池网、中国新能源网(能源通)、全球储能网联合相关产业链企业、科研团体联合发起举办的CFE 2024中国液流电池储能大会暨展览会定于4月25-26日在杭州举行,这次我们力图将液流电池产业链顶级圈层的产学研专家、学者、企业汇聚一堂,构筑一个完整的上下游产业链和人脉商圈,帮助能源、电力、储能、电网、工商业、风投机构、投资者等对此有兴趣的朋友切身、快速且全方位地深入了解这个行业。希望,在这里大家能一起研讨技术、解读政策、拟定行业标准、分析市场、探讨商业模式、商务合作、友好交流、答疑解惑,共同携手推进液储行业规模化、产业化和商业化发展!

液流电池是什么?

液流电池是一种电化学储能,它主要由电极、离子传导膜和电解液组成。具有电化学反应活性的物质存储在可流动的液态电解液中,流经电极发生可逆的氧化还原反应后,又回到储液罐中进行储存。这种电解液周而复始的循环流动,便是"液流"的具体含义。


在液流电池的基本组件中:

(1)电极为电化学反应提供了场所,其本身不参加反应,充电可达到100%SOC,还可以通过调节电堆数量或调整电极面积实现对电池功率的调控;

(2)参加反应的活性物质溶解在电解液中,储存在储罐内,可以通过调整电解液参数、储罐的容量实现对电池容量的调控;这也意味着液流电池可以分开设计容量和功率;

(3)活性物质溶解在水中的水系电解液没有爆炸和起火的危险,为电池的安全性提供了保障。

由此可见,液流电池的特点决定了其安全性、功率与容量可分开设计、储能规模大等优势,为大规模储能"量身定制"。


液流电池,被视为最适合长时储能的电池技术之一,可针对不同的储能需求为其量身打造最合适的方案。其独特的工作原理和构造使其在储能领域具有许多优势。在双碳目标的引领下,我国能源结构正在持续优化,这为液流电池的发展提供了广阔的应用前景。随着新能源和储能的发展,液流电池将会在未来的储能市场中发挥越来越重要的作用,为我国的可持续发展提供强有力的支撑,推动我国能源结构的转型和新能源的发展。

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