正极电对为V02+/V02+和负极电对为v2/v3+作为钒 电池充放电时正负极电极反应的活性物质,其充 电过程如下:正极上V4+失去电子变成V5+；负极上 V3+得到电子变成V2+。 放电过程则刚好相反:V5+在正极表面得到电子变 成V4+ ,V2+在负极表面失去电子变成V3+。左右两 个电解槽用离子膜隔开,离子膜只允许H+通过,H+ 也就起到了正极室与负极室的导电的作用。与此 同时电解液也被分成正极液和负极液。
如图所示为全钒液流电池的结构图。全钒液流电池体 系包括两个分别装着同种金属不同价态的离子组成的 氧化还原对的电解液槽、两个离心泵和一个钒电池组 成。钒电池把能量储存在V(II)/V(III)硫酸溶液和 V(IV)/V(V)硫酸溶液中。在离心泵机械传动下,储液罐 中的电解液被压入电池堆体内,同时发生电化学反应, 接着电解液又再次回到储液槽中,按照此种方式进行循 环流动以完成化学能与电能的相互转换。
The end
2.全钒液流电池的工作原理
钒是一种过渡元素,原子序数为23，位于元素周期表中 d区第四周期第V副族。 电池结构主要由电极、隔膜、 集流体和端板组成。石墨毡由于比表面积大、耐酸腐 蚀和导电性较好,一般用作电极材料;隔膜为质子交换 膜,主要将电池内部分成正极室和阴极室及通过质子的 交换实现电池内部的导电;集流体采用耐腐烛和导电性 较好的导电塑料板;端板采用聚氯乙烯板。电池充放电 过程中,电解液通过栗的循环作用,流经石墨租电极,并 在其表面进行电子交换反应,而后再流回储液罐。
全钒液流电池
1.背景
氧化还原液流电池的活性物质存在于电解液中,电池 容量取决于电解液中活性物质的量,不受电堆大小的 限制;电解液分开储存,自放电程度小;可进行深度充 放电而不会对电池性能产生伤害;使用寿命长,能量 效率高。因此,液流电池在光伏发电、UPS电源、风 力发电、交通市政、电网调峰、通讯基站、军用蓄 电及偏远山区供电等方面存在巨大的应用前景。
电池充放电时的反应式如下: 正极： VO2++2H++e VO2++H2O E0=+1.00V
负极： V3++e
V2+ E0 = -0.26V
VO2++H2O+V3+
电池总反应： VO2++2H++V2+ E0=1.26V
由于受电池的充放电状态及不同浓度电解液的影响, 电解液中的五价钒离子会以不同形态存在,而会影 响电池正极电对的标准电极电位,所以实际使用时 此电池的开路电压一般在1.5V左右。全钒液流电池 是唯一的一种在两个半电池中运用同一种离子的液 流电池,避免了像铁铬液流电池那样的电解液交叉 污染的现象。同时充电状态连续可测。如有需要, 当有外载的时候它还可以用某种电压充电,而以另 一种电压放电。