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                                          高能量密度有機(jī)液流電池獲突破

                                          發(fā)布時(shí)間:2019-03-07

                                            近日,北京低碳清潔能源研究院與清華大學(xué)化工系合作研發(fā)出全液體有機(jī)液流儲(chǔ)能電池。該研究成果在提高有機(jī)液流儲(chǔ)能電池能量密度方面實(shí)現(xiàn)了突破,其高能量密度及高反應(yīng)活性的優(yōu)勢(shì),使其在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。研究成果發(fā)表于2月11日美國化學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)期刊ACS Applied Energy Materials,并作為雜志封面重點(diǎn)報(bào)道。

                                            近年來,隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,儲(chǔ)能電池技術(shù)也在相應(yīng)發(fā)展,記者了解到,目前可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化儲(chǔ)能的電池系統(tǒng)呈現(xiàn)多元化趨勢(shì),常見儲(chǔ)能系統(tǒng)包括鋰電池、固態(tài)電池與全釩液流電池等。其中,液流電池以其更高的安全性,在與傳統(tǒng)鋰電池的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。液流電池的電解液在工作狀態(tài)下是處于不斷循環(huán)中,因此不會(huì)在電池局部集聚熱量導(dǎo)致過熱,安全性得到了大大提升。但以水溶液為電解液的液流電池則面臨著能量密度偏低的問題,其儲(chǔ)能系統(tǒng)的體積往往較大,實(shí)際應(yīng)用相應(yīng)受到了限制。在此背景下,有機(jī)液流電池則克服了這兩個(gè)問題。

                                            據(jù)介紹,該液流電池開路電壓明顯高于傳統(tǒng)液流電池。同時(shí),該液流電池的理論能量密度達(dá)到223 瓦小時(shí)/升,是傳統(tǒng)液流電池理論能量密度(50 瓦小時(shí)/升)的4倍以上。實(shí)驗(yàn)表明,該活性液流電池兩極的活性物質(zhì)具備優(yōu)良的電化學(xué)性能和較好的循環(huán)穩(wěn)定性,電流效率達(dá)到95%,能量效率達(dá)到70%。該論文的第一作者、北京低碳清潔能源研究院新能源研究技術(shù)中心博士后邢學(xué)奇表示,這一液流電池的正負(fù)極原料都是有機(jī)化合物,不僅擺脫了傳統(tǒng)電解液中金屬元素儲(chǔ)量低的限制,制備工藝也相對(duì)簡單,可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。“該有機(jī)液流電池的開路電壓和能量密度均顯著高于傳統(tǒng)的全釩體系,可以在有限的空間內(nèi)儲(chǔ)存更多的能量,除可以應(yīng)用于傳統(tǒng)的固定式儲(chǔ)能,未來有望應(yīng)用于移動(dòng)式儲(chǔ)能和電動(dòng)車。”邢學(xué)奇說。

                                            值得一提的是,該有機(jī)液流電池的隔膜,電極和電解液均可以實(shí)現(xiàn)回收利用,不存在傳統(tǒng)電解液報(bào)廢后重金屬污染的問題。邢學(xué)奇表示:“該有機(jī)液流電池電解液中的有機(jī)溶劑可以先通過減壓蒸餾分離,純化后繼續(xù)重復(fù)使用,剩余的電解質(zhì)可以進(jìn)一步進(jìn)行固液分離操作,將固體的支持電解質(zhì)和液體的活性組分分離,然后經(jīng)過提純工藝后可以重復(fù)使用。”

                                          另據(jù)該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人劉慶華博士介紹,經(jīng)過三年的努力,由低碳院主導(dǎo)的高功率密度全釩液流電池已經(jīng)完成實(shí)驗(yàn)室小試開發(fā)和初步中試,正在準(zhǔn)備進(jìn)一步的中試和技術(shù)示范工作,主要應(yīng)用場(chǎng)景包括用戶側(cè)儲(chǔ)能、離網(wǎng)供電和削峰填谷等,具體項(xiàng)目將在2020年啟動(dòng)。

                                          來源:中國能源報(bào)


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