全钒液流电池基础知识
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全钒液流电池 简介
全钒液流电池 简介
液流电池是由美国科学家thallerl.h.于1974年提出的一种电 化学储能技术。根据发生反应的电对不同，液流电池可以分 为：全钒液流电池、锌溴液流电池、多硫化钠/溴液流电池、 锌/镍液流电池、半液流电池等。
全钒液流电池 简介
虽然各自的电化学体系不同，但都具备以下特点： 1.功率和容量相互独立，输出功率由电池模块的大小和 数量决定，储能容量由电解液的浓度和体积决定，故可实 现功率与容量的独立设计； 2.能量转化效率高，启动速度快； 3.具有很强的过载能力和深度放电能力； 4.部件多为廉价的碳材料、工程塑料，材料来源丰富， 易于回收。
VRB正负极板发生以下反应：
正极：VO2++2H++e-
VO2++H2O
负极：V2+
V3++e-
电池反应：VO2++2H++V2+
VO2++H2O+V3+
4
全钒液流电池 工作原理 VRB示意图
V3+/V2+
V5+/V4+
4
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全钒液流电池 特点
全钒液流电池 特点
优势
a. 适合大容量储能 b.VRB使用寿命长 c. 自放电现象微弱 d. VRB环境友好 e. VRB安全性高
电解液技术的关键在于以下几个方面，如配方、制备方法、纯度 以及成本等。
电解液的原材料最初是由VOSO4直接溶解得到的，但是 VOSO4
价格贵，电池成本高，难以大规模应用。后来选用V2O5通过化学 还原法和电解法制备电解液，其可满足电解液的要求
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全钒液流电池 关键技术
③控制技术 VRB的控制系统对于钒电池长期稳定运行相当关键。包括：
其中VRB选用的是蠕动泵，它的优点是液流不接触泵体， 只在泵管内流动，不会污染液体，腐蚀泵；密封、稳定性 好，可空转，防止回流；维护只用更换泵管，无阀门和密 封件，可以保证支持全钒液流电池系统长期稳定的运行。
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全钒液流电池 发展现状
全钒液流电池 发展现状 1KW全钒液流电池详细参数
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全钒液流电池 发展现状
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全钒液流电池 工作原理
钒属于ⅤB 族元素，化学性质活跃，呈现多种价态。VRB就是以钒离子的不同 价态的溶液为电解液，使其在正负极板上发生可逆反应，得以顺利完成充电、放 电和再充电过程。正极电解液由V5+和V4+离子溶液组成，负极电解液由V3+和V2+ 离子溶液组成，电池充电后，正极物质为V5+离子溶液，负极为V2+离子溶液，电 池放电后，正、负极分别为V4+和V3+离子溶液，电池内部通过H+导电。V5+和V4+ 离子在酸性溶液中分别以VO2+离子和VO2+离子形式存在。
全钒液流电池
我国能源背景
能源，是与国民经济可持续发展和国家安全紧密相 关的重大话题。当前，摆在我们面前的现实矛盾是一直 依赖的化石能源日益枯竭，且传统能源利用方式引起的 环境恶化日趋严重。一个典型的例子是近年来雾霾天气 在我国出现得日益频繁，已经严重影响了国民健康，这 也使得人们对清洁能源的需求更为迫切。因此，节约化 石能源、提高化石能源利用效率、实现节能减排以及研 究开发和大规模可再生能源，实现能源多样化成为世界 各国能源发展战略的共识。
风电场升压站内，在2013年2月22日，
风电场5000千瓦×2小时全钒液流电池
储能示范电站一次送电成功，标志着辽
宁电网首座电池储能示范项目的正式并
网
。
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全钒液流电池 工作原理
全钒液流电池 工作原理
钒电池的电能是以化学能的方式存储在不同价态 钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入 电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储 液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质子交 换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极 表面并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导 电流，从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。
目前世界上比较知名的全钒液流电池生产公司主要有加拿大的VRB Power Systems公司，以下是其建立的商用全钒液流电池系统。
全钒液流电池 发展现状 还有日本住友电工（SEI）公司，其建立的商用全钒液流电池系统如下：
全钒液流电池 发展现状
中国工程物理研究院电子工程研究所在1995年首先在国内展开VRB电 池的研究，研制成功500W、1kW的样机，拥有电解质溶液制备、导电塑 料成型等专利。
电解液的温度、流量，流量分配，充放电电压、电流等。相对 于燃料电池的控制系统，钒电池的控制系统要求相对比较简单。
④系统集成技术 首先是钒电池系统各主要部件的选择和应用集成技术。包括
泵的选择，管路、阀门、控制器等，要能够长期稳定支持钒电 池系统运行；另一部分是如充电机、大功率系统的电流、电压 控制器，与风力发电的集成控制，与太阳能发电的集成控制等。
全钒液流电池 简介
钒电池系统可以广泛用于太阳能和风能发电的储能设 备、大型应急电源系统、电站储能和电力系统的削峰填 谷、负载调平等方面。目前钒电池在国外已经获得了长 足的发展，一些商业化示范工程也已经建立并稳定运行。
全钒液流电池 简介
应用案例1
辽宁卧牛石风电场全钒液流电池储
能示范电站于2012年5月动工，建设在
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全钒液流电池 关键技术
全钒液流电池 关键技术
电堆技术 电解液技术
控制技术 系统集成技术
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全钒液流电池 关键技术 离子交换膜
耐腐蚀，寿命长 离子交换能力好，电池效率高 一致性要好
电极材料
石墨毡
① 电 堆 技
双极板
碳毡 石墨板
硬石墨 软石墨
术 导电塑料
电堆的流场技术 密封技术
4
全钒液流电池 关键技术 ②电解液技术 在氧化还原流体电池里，能量是通过称为电解液的工作流体化学 变化进行储存的，流体内所包含的可溶性物质可以通过电化学氧化 或还原来储存能量。 电解液决定了VRB的储电量，也是钒电池成本的重要组成部分。
f. 启动速度快来自百度文库
g. VRB的部件成本低 h. 保障软件性能和质量
i.充放电性能好 j. 能量效率高，性价比 非常高
全钒液流电池 特点
目前VRB的劣势: 1.能量密度低，目前先进的产品能量密度大概只有40Wh/kg。铅酸 电池大概有35Wh/kg。 2.因为能量密度低，又是液流电池，所以占地面积大。 3.目前国际先进水平的工作温度范围为 5° 和 45°C，过高或过低 都需要调节。
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全钒液流电池 简介
全钒液流电池（Vanadium Redox Flow Battery， VRB），简称是钒电池，是一种活性物质呈循环流动液 态的氧化还原电池。VRB具备充放电可逆性高、循环寿 命长、能量转换效率高、正负极电解质无交叉污染和容 易规模化等优点。同时显示了较大的成本优势，建设周 期短，系统运行和维护费用低，特别是具有运行安全和 环境友好的特点。
2006年3月中国科学院大连化学物理研究所研发成功10 kW试验电堆， 并通过国家科技部验收，标志着我国的全钒液流电池系统取得阶段性进 步。我国VRB研究情况如下：
谢谢观看！
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全钒液流电池 简介
全钒液流电池 简介
液流电池是由美国科学家thallerl.h.于1974年提出的一种电 化学储能技术。根据发生反应的电对不同，液流电池可以分 为：全钒液流电池、锌溴液流电池、多硫化钠/溴液流电池、 锌/镍液流电池、半液流电池等。
全钒液流电池 简介
虽然各自的电化学体系不同，但都具备以下特点： 1.功率和容量相互独立，输出功率由电池模块的大小和 数量决定，储能容量由电解液的浓度和体积决定，故可实 现功率与容量的独立设计； 2.能量转化效率高，启动速度快； 3.具有很强的过载能力和深度放电能力； 4.部件多为廉价的碳材料、工程塑料，材料来源丰富， 易于回收。
VRB正负极板发生以下反应：
正极：VO2++2H++e-
VO2++H2O
负极：V2+
V3++e-
电池反应：VO2++2H++V2+
VO2++H2O+V3+
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全钒液流电池 工作原理 VRB示意图
V3+/V2+
V5+/V4+
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全钒液流电池 特点
全钒液流电池 特点
优势
a. 适合大容量储能 b.VRB使用寿命长 c. 自放电现象微弱 d. VRB环境友好 e. VRB安全性高
电解液技术的关键在于以下几个方面，如配方、制备方法、纯度 以及成本等。
电解液的原材料最初是由VOSO4直接溶解得到的，但是 VOSO4
价格贵，电池成本高，难以大规模应用。后来选用V2O5通过化学 还原法和电解法制备电解液，其可满足电解液的要求
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全钒液流电池 关键技术
③控制技术 VRB的控制系统对于钒电池长期稳定运行相当关键。包括：
其中VRB选用的是蠕动泵，它的优点是液流不接触泵体， 只在泵管内流动，不会污染液体，腐蚀泵；密封、稳定性 好，可空转，防止回流；维护只用更换泵管，无阀门和密 封件，可以保证支持全钒液流电池系统长期稳定的运行。
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全钒液流电池 发展现状
全钒液流电池 发展现状 1KW全钒液流电池详细参数
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全钒液流电池 发展现状
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全钒液流电池 工作原理
钒属于ⅤB 族元素，化学性质活跃，呈现多种价态。VRB就是以钒离子的不同 价态的溶液为电解液，使其在正负极板上发生可逆反应，得以顺利完成充电、放 电和再充电过程。正极电解液由V5+和V4+离子溶液组成，负极电解液由V3+和V2+ 离子溶液组成，电池充电后，正极物质为V5+离子溶液，负极为V2+离子溶液，电 池放电后，正、负极分别为V4+和V3+离子溶液，电池内部通过H+导电。V5+和V4+ 离子在酸性溶液中分别以VO2+离子和VO2+离子形式存在。
全钒液流电池
我国能源背景
能源，是与国民经济可持续发展和国家安全紧密相 关的重大话题。当前，摆在我们面前的现实矛盾是一直 依赖的化石能源日益枯竭，且传统能源利用方式引起的 环境恶化日趋严重。一个典型的例子是近年来雾霾天气 在我国出现得日益频繁，已经严重影响了国民健康，这 也使得人们对清洁能源的需求更为迫切。因此，节约化 石能源、提高化石能源利用效率、实现节能减排以及研 究开发和大规模可再生能源，实现能源多样化成为世界 各国能源发展战略的共识。
风电场升压站内，在2013年2月22日，
风电场5000千瓦×2小时全钒液流电池
储能示范电站一次送电成功，标志着辽
宁电网首座电池储能示范项目的正式并
网
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全钒液流电池 工作原理
全钒液流电池 工作原理
钒电池的电能是以化学能的方式存储在不同价态 钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入 电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储 液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质子交 换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极 表面并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导 电流，从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。
目前世界上比较知名的全钒液流电池生产公司主要有加拿大的VRB Power Systems公司，以下是其建立的商用全钒液流电池系统。
全钒液流电池 发展现状 还有日本住友电工（SEI）公司，其建立的商用全钒液流电池系统如下：
全钒液流电池 发展现状
中国工程物理研究院电子工程研究所在1995年首先在国内展开VRB电 池的研究，研制成功500W、1kW的样机，拥有电解质溶液制备、导电塑 料成型等专利。
电解液的温度、流量，流量分配，充放电电压、电流等。相对 于燃料电池的控制系统，钒电池的控制系统要求相对比较简单。
④系统集成技术 首先是钒电池系统各主要部件的选择和应用集成技术。包括
泵的选择，管路、阀门、控制器等，要能够长期稳定支持钒电 池系统运行；另一部分是如充电机、大功率系统的电流、电压 控制器，与风力发电的集成控制，与太阳能发电的集成控制等。
全钒液流电池 简介
钒电池系统可以广泛用于太阳能和风能发电的储能设 备、大型应急电源系统、电站储能和电力系统的削峰填 谷、负载调平等方面。目前钒电池在国外已经获得了长 足的发展，一些商业化示范工程也已经建立并稳定运行。
全钒液流电池 简介
应用案例1
辽宁卧牛石风电场全钒液流电池储
能示范电站于2012年5月动工，建设在
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全钒液流电池 关键技术
全钒液流电池 关键技术
电堆技术 电解液技术
控制技术 系统集成技术
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全钒液流电池 关键技术 离子交换膜
耐腐蚀，寿命长 离子交换能力好，电池效率高 一致性要好
电极材料
石墨毡
① 电 堆 技
双极板
碳毡 石墨板
硬石墨 软石墨
术 导电塑料
电堆的流场技术 密封技术
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全钒液流电池 关键技术 ②电解液技术 在氧化还原流体电池里，能量是通过称为电解液的工作流体化学 变化进行储存的，流体内所包含的可溶性物质可以通过电化学氧化 或还原来储存能量。 电解液决定了VRB的储电量，也是钒电池成本的重要组成部分。
f. 启动速度快来自百度文库
g. VRB的部件成本低 h. 保障软件性能和质量
i.充放电性能好 j. 能量效率高，性价比 非常高
全钒液流电池 特点
目前VRB的劣势: 1.能量密度低，目前先进的产品能量密度大概只有40Wh/kg。铅酸 电池大概有35Wh/kg。 2.因为能量密度低，又是液流电池，所以占地面积大。 3.目前国际先进水平的工作温度范围为 5° 和 45°C，过高或过低 都需要调节。
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全钒液流电池 简介
全钒液流电池（Vanadium Redox Flow Battery， VRB），简称是钒电池，是一种活性物质呈循环流动液 态的氧化还原电池。VRB具备充放电可逆性高、循环寿 命长、能量转换效率高、正负极电解质无交叉污染和容 易规模化等优点。同时显示了较大的成本优势，建设周 期短，系统运行和维护费用低，特别是具有运行安全和 环境友好的特点。
2006年3月中国科学院大连化学物理研究所研发成功10 kW试验电堆， 并通过国家科技部验收，标志着我国的全钒液流电池系统取得阶段性进 步。我国VRB研究情况如下：
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