清潔可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用需要有先進(jìn)的儲(chǔ)能技術(shù)作為必要支撐。液流電池作為一種大容量電化學(xué)儲(chǔ)能裝置,是面向可再生能源規(guī)�；瘧�(yīng)用的首選技術(shù)。傳統(tǒng)的液流電池是基于過(guò)渡金屬電活性材料,但由于電解質(zhì)價(jià)格昂貴且電解液存在強(qiáng)腐蝕性,阻礙了其進(jìn)一步規(guī)模化應(yīng)用。水系有機(jī)液流電池是一種新型的液流電池體系,使用有機(jī)電活性材料作為電解質(zhì),具有成本低和性能易于調(diào)控的優(yōu)勢(shì);尤其是中性電池體系,對(duì)設(shè)備要求低、安全性高,具有極大的應(yīng)用前景。電解質(zhì)和離子隔膜作為液流電池的關(guān)鍵材料,直接決定了電池的性能。目前已開(kāi)發(fā)的中性水系有機(jī)液流電池,正極電解質(zhì)主要是基于2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物（TEMPO）的衍生物,但其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足,導(dǎo)致在電池中的循環(huán)穩(wěn)定性較差,面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)是開(kāi)發(fā)更穩(wěn)定的衍生物結(jié)構(gòu);而負(fù)極電解質(zhì)主要為基于紫精（Viologen）的衍生物,已報(bào)道了多種不同的衍生物結(jié)構(gòu),但是關(guān)于不同的Viologen衍生物的結(jié)構(gòu)如何影響其電化學(xué)性質(zhì)及在液流電池中性能的差異,這一關(guān)系尚不明晰,在電解質(zhì)結(jié)構(gòu)的分子設(shè)計(jì)方面缺乏基礎(chǔ)的理論指導(dǎo);此外,中性液流電池體系中使用的離子隔膜主要為市售隔膜,但面向規(guī)�；茝V和應(yīng)用,離子... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：114 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）光伏發(fā)電和（ｂ）風(fēng)能發(fā)電的間歇性間

?第１章緒論???儲(chǔ)能??乂…；■?－１?；——．．．．．．．．??機(jī)械儲(chǔ)能?電磁儲(chǔ)能?電化學(xué)儲(chǔ)能?熱儲(chǔ)能?化學(xué)儲(chǔ)能??－?＾??—抽水蓄能?超導(dǎo)倚能；一：，始酸電池?儲(chǔ)熱?；一ｇ電解水制ＪＬ??ｉ．Ｉ?．�。�?．?？叫??一壓縮空氣儲(chǔ)能?超級(jí)電容儲(chǔ)能?鉛碳電池?儲(chǔ)冷?合成天然氣??飛輪儲(chǔ)能?鋰離子電池??鈉硫電池??ｋ液流電池??圖１．２儲(chǔ)能技術(shù)的分類［１７１。??目前己開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)能技術(shù)按照存儲(chǔ)介質(zhì)，可分為機(jī)械儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、電化學(xué)??儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能等，每種類型又可根據(jù)能量存儲(chǔ)形式的不同進(jìn)行更為具??體的分類，如圖１．２所示。機(jī)械儲(chǔ)能包括抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等，??對(duì)場(chǎng)地和設(shè)備有特定的要求；電磁儲(chǔ)能包括超導(dǎo)儲(chǔ)能和超級(jí)電容器儲(chǔ)能，目前制??造成本相對(duì)較高；電化學(xué)儲(chǔ)能電化學(xué)類儲(chǔ)能主要包括各種二次電池，如鉛酸電池、??鉛碳電池、鋰離子電池、鈉硫電池和液流電池等；熱儲(chǔ)能指將能量以熱能的形式??存儲(chǔ)在媒介中，可分為儲(chǔ)熱和儲(chǔ)能兩種，一般需要各種高溫或低溫的化學(xué)工質(zhì)；??化學(xué)儲(chǔ)能是利用氫或合成天然氣作為二次能源的載體，這類儲(chǔ)能技術(shù)的效率較低??（制氫的效率只有７０％，合成天然氣的效率只有３０％￣４０％），不同儲(chǔ)能技術(shù)的特??征如表１．１所示，在實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)具體的性能參數(shù)，如功率、容量、響應(yīng)時(shí)??間、循環(huán)壽命及效率等進(jìn)行選擇。??在上述幾種儲(chǔ)能技術(shù)之中，電化學(xué)儲(chǔ)能不受地理地形環(huán)境的限制，對(duì)周圍環(huán)??境造成的影響小，能量存儲(chǔ)的效率、容量和功率高，技術(shù)發(fā)展成熟、成本低，具??有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域２０１９年我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)容量１５９２．３ＭＷ，在儲(chǔ)??能總裝機(jī)中

?第１章緒論???１．２液流電池??液流電池是利用液態(tài)電解質(zhì)的可逆氧化還原電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)循環(huán)的能量存??儲(chǔ)和釋放｜２４＿２５］。１８８４年，ＣｈａｒｌｅｓＲｅｎａｒｄ開(kāi)發(fā)了鋅－氯電池為“ＬａＦｒａｎｃｅ”飛艇提??供電能，首次提到了液流電池的概念［２６］。在二十世紀(jì)７０年代初期，美國(guó)國(guó)家航??空航天局再次使用了液流電池的概念，使用鹵化鐵為正極電解液、鹵化鉻為負(fù)極??電解液，開(kāi)發(fā)了第一個(gè)實(shí)用的液流電池［２７］。??液流電池的工作原理如圖１．３所示，液態(tài)電解液存儲(chǔ)在外部?jī)?chǔ)罐中，在泵的??驅(qū)動(dòng)下在電池主體和儲(chǔ)罐之間循環(huán)流動(dòng)，通過(guò)在電極表面進(jìn)行可逆的氧化還原反??應(yīng)，實(shí)現(xiàn)能量在電能和化學(xué)能的之間的轉(zhuǎn)換。充電時(shí)，電解液從儲(chǔ)罐流向電極表??面，在外加電場(chǎng)的作用下，正極的電解質(zhì)溶液Ｃｍ＋，在電極上失去電子被氧化生??成ＣＭ＋ｍ，同時(shí)負(fù)極的電解質(zhì)溶液Ａｎ＋，在電極上得到電子被還原生成Ａ＋Ｗ，??電能轉(zhuǎn)換化學(xué)能存儲(chǔ)在Ｃ（ｍ＋１）＋和Ａ（ｎ＋＋中。放電時(shí)，Ｃ＜ｍ＋１＞＋和在泵的驅(qū)動(dòng)下??流經(jīng)電極表面，Ｃ（ｍ＋Ｍ自發(fā)氧化Ａ＋１汔分別生成Ｃｍ＋和Ａｎ＋，再次將儲(chǔ)存在其中的??化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電子流經(jīng)外電路做功，供給負(fù)載用電。為了保持兩極溶液的??電中性，溶液中的一種帶電離子（陽(yáng)離子或者陰離子），從正極（或者負(fù)極），經(jīng)??過(guò)選擇透過(guò)性離子隔膜，遷移至負(fù)極（或者正極）；同時(shí)，離子隔膜需能有效阻??隔活性電解質(zhì)材料的跨膜滲透，避免由此造成的電池存儲(chǔ)容量衰減。??ｅ－＿ｅ－??ｆ?＇Ｉ????離子隔膜?Ｉ？?｜??充電?充電??負(fù)極電解質(zhì)?ａ－?正極電解質(zhì)??Ｉ?￣?１??Ｋ?＾１，＋??放電：?放電??ｉＲｉｓｔ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]發(fā)展化學(xué)儲(chǔ)能有助于解決棄風(fēng)、棄光難題[J]. 楊裕生.  電力設(shè)備管理. 2020(03)
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[4]全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 王曉麗,張宇,張華民.  電化學(xué). 2015(05)
[5]液流電池研究進(jìn)展[J]. 董全峰,張華民,金明鋼,鄭明森,詹亞丁,孫世剛,林祖賡.  電化學(xué). 2005(03)



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