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液流电池 姓名：胡治法 学号：1211084002 一 工作原理 液流电池技术是一种新型的大规模高效电化学储能（电）技术，通过反应活性物质的价态变化实现电能与化学能相互转换与能量存储。在液流电池中，活性物质储存于电解液中，具有流动性，可以实现电化学反应场所（电极）与储能活性物质在空间上的分离，电池功率与容量设计相对独立，适合大规模蓄电储能需求 二 液流电池分类 2.1按电极反应形式 a. 无沉积反应 即离子在电极表面变价后又回到液流中去的反应 例如 全钒氧化还原液流电池 b. 有沉积反应 b1.双沉积反应 例如全沉积型铅酸液流电池 b2单沉积反应 例如锌/溴电池 全铁电池 2.2 按电化学体系分 a. 正负极电对为两个变价元素 a1阳离子变价 例如 Ti-Cr Cr-Fe 体系 a2阴离子变价 例如 多硫化钠/溴液流电池 a3阴阳离子变价 例如钒/溴液流电池 b. 正负极电对为同一个变价元素则该元素至少有 3 个价态 例如 全钒液流储能电池 2.3 按电解液数目分 分为双流动电解液和单流动电解液 2.4 按电堆的功能分类 分为单纯蓄电和双功能—蓄电/电化学合成 三 双液流电池 3.1 电池特点 双液流电池的储能活性物质与电极完全分开，功率和容量设计独立，易于模块组合； 电解液储存于储罐中不会发生自放电； 电极只提供电化学反应场所，自身不发生氧化还原反应 电解液可以在充放电过程带走热量，避免热失效问题 3.2 常见双液液流电池 氧化还原电对是液流电池实现储能的活性物质，是影响液流电池性能的主要因素。为了断提升电池性能，许多氧化还原体系被尝试用于液流电池系统。 主要的氧化还原体系 铁铬体系、铁钛体系、全钒体系、钒溴体系、多硫化钠溴体系、钒镉体系、铁钒体系 3.2.1 全钒液流电池 全钒体系是目前技术相对成熟，最接近商业化的体系。由于正负极活性物质为同种元素，消除了正负极活性物质交叉污染的问题。但是由于V5+的溶解度较低，极大地限制了电池的能量密度，并且V5+的溶解度与温度呈负相关，随着温度的升高会有V2O5沉淀析出，使得钒电池的工作温度局限在10～40 ℃内。为了扩展全钒液流电池的工作温度，提高能量密度，目前的研究工作主要集中在电解液的改性方面。利用硫酸和盐酸的混合溶液作为支持电解液，在钒浓度为3.0 mol/L的条件下将全钒液流电池的工作温度扩展到-5～50 ℃范围，有效地拓展了钒电池的工作温度。 3.3 铁钒液流电池 Fe-V体系液流电池是一种必威体育精装版提出的双液流电池体系，这种电池利用Fe3+/Fe2+作为正极电对，V3+/V2+作为负极电对，采用正负极电解液相混的方法避免活性物质的渗透带来的容量损失。由于正负极电对的溶解度较高，并且随温度的升高溶解度增大，从而有效地提高了电池的能量密度，拓宽了电池的工作温度，但是这种电池的开路电压较低，功率密度较低，并且需要严格控制充电状态，以避免正极电解液中的V3+/V2+被氧化成更高价态，产生沉淀，极大地限制了这种电池体系的应用。 四 沉积型单液流电池 沉积型单液流电池是在双液流电池基础上发展而来的一种新型液流电池技术。沉积型单液流电池中的正极、负极共用一种电解液，在充放电过程中，至少有一个氧化还原电对的充放电产物沉积在（或原本在）电极上。根据电化学沉积反应的数目，沉积型单液流电池又分为双沉积型单液流电池和单沉积型单液流电池。与双液液流电池相比，单液液流电池不需要离子交换膜 电池的成本及电池系统的复杂性都有所降低 4.1 全沉积型单液流电池 全铅沉积型单液流电池是全沉积型单液流电池的典型代表，最早由Pletcher等于2004年提出。该电池以酸性甲基磺酸铅水溶液作为电解液，充电时正负极分别在惰性基体上沉积金属Pb和PbO2；放电时沉积物溶解转化为Pb2+回到溶液。在电池充电/放电过程中，正负电极材料需要保持一定距离，避免电极接触和短路 4.1.1 全铅单液流电池原理 4.1.2 电池特点 最主要的缺点是正负极物质的沉积速度不同 致使电池在经过几次的充放电之后 负极沉积了大量的铅 使电池性能降低直至失效 PbO2电极动力学问题是全铅单液流电池发展瓶颈 此种电池的充放电电流密度为 10-60mA/cm 放电电压约为 1.55 V 库伦效率超过 85% 能量效率约为 65% 4.2 单沉积型单液液流电池 单沉积型单液流电池是指电池使用过程中，只有一个氧化还原电对的充放电产物沉积在电极上，另一个电极反应为固态相变的电池类型。 主要有：锌-镍单液流电池、二氧化铅-铜单液流电池、醌-镉单液流电池 4.2.1二氧化铅-铜单液流电池 4.2.2 电池电极 二氧化铅-铜单液流电池的正极采用了