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文檔簡介

1、1.背景氧化還原液流電池的活性物質(zhì)存在于電解液中,電池容量取決于電解液中活性物質(zhì)的量,不受電堆大小的限制;電解液分開儲存,自放電程度小;可進行深度充放電而不會對電池性能產(chǎn)生傷害;使用壽命長,能量效率高。因此,液流電池在光伏發(fā)電、UPS電源、風力發(fā)電、交通市政、電網(wǎng)調(diào)峰、通訊基站、軍用蓄電及偏遠山區(qū)供電等方面存在巨大的應用前景。2.全釩液流電池的工作原理釩是一種過渡元素,原子序數(shù)為23，位于元素周期表中d區(qū)第四周期第V副族。 電池結(jié)構(gòu)主要由電極、隔膜、集流體和端板組成。石墨氈由于比表面積大、耐酸腐蝕和導電性較好,一般用作電極材料;隔膜為質(zhì)子交換膜,主要將電池內(nèi)部分成正極室和陰極室及通過質(zhì)子的交換

2、實現(xiàn)電池內(nèi)部的導電;集流體采用耐腐燭和導電性較好的導電塑料板;端板采用聚氯乙烯板。電池充放電過程中,電解液通過栗的循環(huán)作用,流經(jīng)石墨租電極,并在其表面進行電子交換反應,而后再流回儲液罐。如圖所示為全釩液流電池的結(jié)構(gòu)圖。全釩液流電池體系包括兩個分別裝著同種金屬不同價態(tài)的離子組成的氧化還原對的電解液槽、兩個離心泵和一個釩電池組成。釩電池把能量儲存在V(II)/V(III)硫酸溶液和V(IV)/V(V)硫酸溶液中。在離心泵機械傳動下,儲液罐中的電解液被壓入電池堆體內(nèi),同時發(fā)生電化學反應,接著電解液又再次回到儲液槽中,按照此種方式進行循環(huán)流動以完成化學能與電能的相互轉(zhuǎn)換。正極電對為V02+/V02+和

3、負極電對為v2/v3+作為釩電池充放電時正負極電極反應的活性物質(zhì),其充電過程如下:正極上V4+失去電子變成V5+；負極上V3+得到電子變成V2+。放電過程則剛好相反:V5+在正極表面得到電子變成V4+ ,V2+在負極表面失去電子變成V3+。左右兩個電解槽用離子膜隔開,離子膜只允許H+通過,H+也就起到了正極室與負極室的導電的作用。與此同時電解液也被分成正極液和負極液。電池充放電時的反應式如下:正極： VO2+2H+e VO2+H2O E0=+1.00V負極： V3+e V2+ E0 = -0.26V電池總反應： VO2+2H+V2+ VO2+H2O+V3+ E0=1.26V由于受電池的充放電狀態(tài)及不同濃度電解液的影響,電解液中的五價釩離子會以不同形態(tài)存在,而會影響電池正極電對的標準電極電位,所以實際使用時此電池的開路電壓一般在1.5V左右。全釩液流電池是唯一的一種在兩個半電池中運用同一種離子的液流電池,避免了像鐵鉻液流電池那樣的電解液交叉污染的現(xiàn)

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