液流電池作為大規(guī)模儲能技術(shù),具有廣泛的應(yīng)用前景。但是目前主流液流電池由于成本過高導(dǎo)致商業(yè)化進(jìn)程緩慢。利用液流電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲能需要大量包含電化學(xué)活性物質(zhì)的電解液,通常由不同價態(tài)的金屬、離子化合物、溶劑及添加劑組成。由于鐵元素具有儲量豐富、環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn),鐵單質(zhì)或鐵的化合物是液流電池的正負(fù)極活性物質(zhì)的理想材料,受到了研究人員的廣泛關(guān)注�；诂F(xiàn)有的研究工作,綜述了不同類型的鐵基混合液流電池和全液流電池的研究進(jìn)展,梳理討論了形成不同鐵液流電池性能差異的影響因素如析氫、溶解度、電導(dǎo)率、反應(yīng)動力學(xué)等,最后總結(jié)并展望了鐵基液流電池的發(fā)展趨勢和前景,提出需要進(jìn)一步研究降低電極析氫的措施,探索經(jīng)濟(jì)且活性物質(zhì)易回收的方案,提高電極的穩(wěn)定性,并探索新的電極結(jié)構(gòu)和水系液流電池體系。 

【文章來源】：儲能科學(xué)與技術(shù). 2020,9(06)CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

Fe3C負(fù)極電化學(xué)過程

隨著液流電池技術(shù)的逐步成熟，關(guān)鍵性能指標(biāo)均已滿足大規(guī)模儲能的要求。經(jīng)濟(jì)性較差依舊是液流電池規(guī)模推廣面臨的主要問題。2010年，美國能源部(DOE)高級研究項目能源局(ARPA-E)為儲能電池設(shè)定了100$/(k W·h)的目標(biāo)成本，2015年又把儲能系統(tǒng)的目標(biāo)成本設(shè)為100$/(k W·h)[1]。液流電池系統(tǒng)主要由反應(yīng)堆(板框、電極和膜)、電解液和控制系統(tǒng)組成，其中電解液價格將對液流電池的成本具有決定性影響。液流電池的電解液由活性物質(zhì)、溶劑和添加劑組成，基于儲量豐富的金屬或金屬化合物的水系電解液在成本控制方面將具有顯著優(yōu)勢。Darling等[1]構(gòu)建了液流電池的成本模型，分析結(jié)果顯示：對于工作電壓為1.5 V的水系液流電池，其活性物質(zhì)的成本需要低于5$/kg才能實(shí)現(xiàn)電堆系統(tǒng)120$/(k W·h)的成本目標(biāo)。而實(shí)際上，目前主流液流電池的活性物質(zhì)的價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出這一數(shù)值[1]，如2019年五氧化二釩的平均價格高達(dá)24.7$/kg[2]。水系液流電池的電解液成本主要由活性物質(zhì)的成本決定，而非水系液流電池電解液的成本則由活性物質(zhì)和有機(jī)溶劑的成本組成。雖然非水系電池有電壓高、功率密度大的優(yōu)勢，但是有機(jī)電解液的成本高且活性物質(zhì)大多有毒、易燃的缺點(diǎn)在大規(guī)模商業(yè)化的過程中也將成為瓶頸問題。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鎳鐵電池的工業(yè)應(yīng)用及最新研究進(jìn)展[J]. 姜巍,吳耀明,程勇,王立民.  應(yīng)用化學(xué). 2014(07)



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