铁基氧化还原液流电池研究进展及展望

发布时间：2021-06-13 12:54

　　液流电池作为大规模储能技术,具有广泛的应用前景。但是目前主流液流电池由于成本过高导致商业化进程缓慢。利用液流电池技术实现大规模储能需要大量包含电化学活性物质的电解液,通常由不同价态的金属、离子化合物、溶剂及添加剂组成。由于铁元素具有储量丰富、环保无污染等优点,铁单质或铁的化合物是液流电池的正负极活性物质的理想材料,受到了研究人员的广泛关注。基于现有的研究工作,综述了不同类型的铁基混合液流电池和全液流电池的研究进展,梳理讨论了形成不同铁液流电池性能差异的影响因素如析氢、溶解度、电导率、反应动力学等,最后总结并展望了铁基液流电池的发展趋势和前景,提出需要进一步研究降低电极析氢的措施,探索经济且活性物质易回收的方案,提高电极的稳定性,并探索新的电极结构和水系液流电池体系。 

【文章来源】：储能科学与技术. 2020,9(06)CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

Fe3C负极电化学过程

随着液流电池技术的逐步成熟，关键性能指标均已满足大规模储能的要求。经济性较差依旧是液流电池规模推广面临的主要问题。2010年，美国能源部(DOE)高级研究项目能源局(ARPA-E)为储能电池设定了100$/(k W·h)的目标成本，2015年又把储能系统的目标成本设为100$/(k W·h)[1]。液流电池系统主要由反应堆(板框、电极和膜)、电解液和控制系统组成，其中电解液价格将对液流电池的成本具有决定性影响。液流电池的电解液由活性物质、溶剂和添加剂组成，基于储量丰富的金属或金属化合物的水系电解液在成本控制方面将具有显著优势。Darling等[1]构建了液流电池的成本模型，分析结果显示：对于工作电压为1.5 V的水系液流电池，其活性物质的成本需要低于5$/kg才能实现电堆系统120$/(k W·h)的成本目标。而实际上，目前主流液流电池的活性物质的价格远远高出这一数值[1]，如2019年五氧化二钒的平均价格高达24.7$/kg[2]。水系液流电池的电解液成本主要由活性物质的成本决定，而非水系液流电池电解液的成本则由活性物质和有机溶剂的成本组成。虽然非水系电池有电压高、功率密度大的优势，但是有机电解液的成本高且活性物质大多有毒、易燃的缺点在大规模商业化的过程中也将成为瓶颈问题。

【参考文献】：
期刊论文
[1]镍铁电池的工业应用及最新研究进展[J]. 姜巍,吴耀明,程勇,王立民.  应用化学. 2014(07)



本文编号：3227549