魏甲明,劉召波,陳宋璇,杜國山,秦麗娟,王 宇,李曉艷,付云楓

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司,北京 100083)

由于“雙碳”政策的推出,太陽能和風(fēng)能得到大力發(fā)展,但這種類型的新能源受時間和氣候影響較大,具有間斷和波動特性。大型儲能系統(tǒng)可在發(fā)電時輸入和用電時輸出,是新能源發(fā)展過程中的重要組成部分,可以提高電能利用率、節(jié)約能源、降低單位電價。由于全釩液流電池具有無毒副產(chǎn)物產(chǎn)生、環(huán)境友好、安全性高、能量效率高等優(yōu)勢,成為了廣泛應(yīng)用的液流電池之一。目前全釩液流電池儲能系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域包括:①用作火力、風(fēng)力、太陽能發(fā)電站的儲能裝置或用作電網(wǎng)調(diào)峰,解決發(fā)電不連續(xù)性、不穩(wěn)定性,提高電能質(zhì)量,節(jié)約能源;②用作政府、醫(yī)院、社區(qū)等重要場合的應(yīng)急電源,解決電高峰時電力不足問題;③用作野外軍事基地、電信通信基站、鐵路信息指示、數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng),解決偏遠地區(qū)用電布線困難或移動頻次較高場景。

1 全釩液流電池結(jié)構(gòu)及特點

釩電池主要由電解液、電極、選擇性質(zhì)子交換膜、雙極板和集流體組成,結(jié)構(gòu)示意圖見圖1[1]。釩電池的結(jié)構(gòu)分為靜態(tài)和動態(tài)2 種類型,靜態(tài)釩電池中溶液為靜止的。動態(tài)釩電池與靜態(tài)釩電池結(jié)構(gòu)基本相同,僅在正極和負極分別增加了1 個儲液罐和1 個電解液循環(huán)泵。循環(huán)泵使電池中電解液保持流動狀態(tài),運行時電解液由泵輸送至正、負半電池內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生電流,不足的是外接泵會消耗電池總體2%～3%的能量。

圖1 釩液流電池結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Schematic diagram of vanadium flow battery structure

電化學(xué)儲能中,全釩液流電池由于具有明顯優(yōu)勢成為了廣泛應(yīng)用的液流電池之一。全釩液流電池與其他儲能電池相比具有以下特點:①電池容量與輸出功率相對獨立,電池容量取決于釩電解液容積與電解質(zhì)濃度,輸出功率取決于電堆大小;②充放電時僅有釩價態(tài)變化,沒有物相變化,可深度放電,電池壽命長;③無毒副產(chǎn)物產(chǎn)生,環(huán)境友好,安全性高,能量效率高;④系統(tǒng)處于關(guān)閉模式時,儲罐中電解液無自放電現(xiàn)象;⑤熱待機狀態(tài)時響應(yīng)速度快,可實現(xiàn)瞬間充電;⑥釩電解質(zhì)溶液意外混溶后,回收、再生處理容易,相比Zn-Br、Fe-Cr 等其他液流電池,避免了不同離子交叉影響的問題[2]。

2 釩液流電池技術(shù)進展

2.1 釩電池應(yīng)用進展

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所從2005年開始對釩電池開展研究,研究內(nèi)容包括電解液、電極、密封結(jié)構(gòu)和循環(huán)測試等方面,目前全釩液流電池水平處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。張華民團隊對上述內(nèi)容以及電池模擬等進行了積極探索,申報超過40 多項國家發(fā)明專利,形成了較完整的自主知識產(chǎn)權(quán)體系。2005年,大連化學(xué)物理研究所在國家科技部“863”計劃項目支持下,率先成功研制了當(dāng)時國內(nèi)規(guī)模最大的10 kW 全釩液流電池儲能系統(tǒng),使全釩液流電池儲能技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用。2008年,大連化學(xué)物理研究所成功開發(fā)出額定輸出功率10 kW 電堆,集成100 kW/200 kW·h 釩液流電池儲能系統(tǒng),用于檢測并網(wǎng)后能否長期穩(wěn)定運行[3]。2009年,大連化學(xué)物理研究所在西藏安裝了1 套光伏發(fā)電與5 kW/5 0 kW·h釩液流電池儲能的聯(lián)合系統(tǒng),在無人值守下穩(wěn)定運行1年多時間。2010年,大連化學(xué)物理研究所與融科公司共同推出1 套260 kW 的釩電池儲能系統(tǒng)示范工程,2013年,2 家單位又開發(fā)出5 MW/10 MW·h 全釩液流電池儲能系統(tǒng),并全面投入使用[4]。

1976年,美國宇航局率先發(fā)現(xiàn)釩可作為液流電池的活性物質(zhì)。1988年,澳大利亞新能威爾士大學(xué)的M.Skyllas-Kazacos 研發(fā)出了全釩液流電池,并申請專利。1985年,E.Sum 等在理論上證明了釩電解質(zhì)應(yīng)用于液流電池的可行性。1985年,日本住友電氣工業(yè)株式會社與關(guān)西電力公司合作研發(fā)釩電池,并將其用于電站調(diào)峰。新南威爾士大學(xué)在1997年授權(quán)日本三菱化學(xué)和Kashima-Kita 電力公司組建了1 個200 kW/800 kW·h 全釩液流電池系統(tǒng)用于調(diào)峰儲能,平均能量效率約80%。同年,住友電氣在鹿島電廠建成800 kW·h 調(diào)峰用釩電池儲能系統(tǒng),650 次循環(huán)使用表明該系統(tǒng)具有極高穩(wěn)定性。2001年,日本將250 kW/520 kW·h 釩電池首次投入商業(yè)運營,其中除電池隔膜外的其他配件或材料均可長期或循環(huán)使用,使釩液流電池具有極大的商業(yè)化發(fā)展優(yōu)勢。2003年,VRB 公司為澳大利亞塔斯馬尼亞島研發(fā)了1 套250 kW/1 MW·h 的釩液流風(fēng)能儲能系統(tǒng),為當(dāng)?shù)赜脩籼峁┝烁悠椒€(wěn)、持續(xù)的綠色環(huán)保供電服務(wù)[5]。

2.2 釩電解液研究進展

釩電解液制備方法主要有物理溶解法、化學(xué)還原法和電解法。

物理溶解法是用硫酸直接溶解高純度的VOSO4固體制得。

化學(xué)還原法主要采用單質(zhì)硫、亞硫酸、有機羧酸或醇等還原劑在一定溫度下將五價釩還原為四價或三價釩。

目前,電解液規(guī)模化制備主要采用電解法制備,比化學(xué)還原法更簡單,不易引入新的雜質(zhì),通常以純度較高V2O5或萃取法制備的硫酸氧釩為原料,釩電池中電解液實物圖如圖2所示。電解液中高離子電導(dǎo)率對液流電池性能提高十分重要。離子電導(dǎo)率在釩濃度2～5 mol/L 時,隨著釩濃度增加而降低[6];釩濃度為2 mol/L 時,離子電導(dǎo)率在總硫酸鹽濃度4～5 mol/L 時隨質(zhì)子濃度增加而略微增加。電解液運行溫度是釩液流電池能否高效穩(wěn)定運行、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和保持市場競爭力的關(guān)鍵要素,目前運行溫度一般為-5～50 ℃。

圖2 釩電解液實物Fig.2 Real images of vanadium electrolytes

液流電池中加入一些添加劑也會對電解液甚至電池性能產(chǎn)生影響。甲磺酸(CH3SO3H)與硫酸的混酸體系可有效改善反應(yīng)動力學(xué)和提高能量性能。添加少量D-山梨糖醇可增加電極活性羥基數(shù)量而使能量密度提高至81.8%[7]。甘油、正丙醇有機添加劑由于連接了電極與釩離子中的羥基,可使得電極上的釩離子濃度增加而相應(yīng)提高能量密度。10 mmol/L無機離子Bi3+加入電解液可利用其電催化活性而使能量效率提高約11%[8]。10 mmol/L 的In3+離子可改變釩離子的水合狀態(tài),電遷移率提高從而使能量效率提高[9]。正極電解液中,添加3%天冬氨酸后,VO2+/VO+2電對電化學(xué)活性提高,充放電過程中,正極極化率降低,電池能量效率從77.3%提高至81.7%[10]。釩液流電池的能量損失主要包括電堆消耗、PCS 儲能變流器消耗、泵消耗和控制系統(tǒng)消耗。在23～37 ℃時,溫度升高,電解液黏度隨之減小,系統(tǒng)效率逐漸增加[11]。全釩液流電池電堆在局部供液不足時易導(dǎo)致析氧、析氫,加劇碳腐蝕副反應(yīng),增加電堆內(nèi)耗。

中國恩菲工程技術(shù)有限公司(以下簡稱“中國恩菲”)在釩電解液短流程制備技術(shù)方面已進行較多研究,并取得重要研究成果[12]。主要工藝路線為釩鉻渣浸出液在調(diào)質(zhì)后直接進行萃取,采用反萃劑反萃負載有機相得到硫酸氧釩溶液,硫酸氧釩再經(jīng)過除油調(diào)質(zhì)即可得到釩電解液。目前中國恩菲已完成時間長達1 個月的中試連續(xù)穩(wěn)定性實驗,產(chǎn)品質(zhì)量遠優(yōu)于GB/T 37204—2018 國家標準。此外,中國恩菲還擁有含釩原液五價釩萃取短流程制備3N5 高純五氧化二釩核心技術(shù)[13-14],相比傳統(tǒng)陰陽離子除雜制備高純五氧化二釩技術(shù),成本降低約1 萬元/t,產(chǎn)品質(zhì)量更好,工藝更加綠色環(huán)保。目前已完成公斤級中試試驗,所制備出的樣品純度遠優(yōu)于地方標準DB13/T 2059—2014 和冶金行業(yè)標準YB/T 5304—2014 的最高要求。

2.3 電極研究進展

釩液流電池電極主要有碳素類電極、金屬類電極與復(fù)合電極[15]。在循環(huán)過程中,雖然電極老化機制已有初步研究結(jié)果,但如何抑制或解決老化仍然是個問題。隨著釩電池商業(yè)化,電極中石墨氈材料需標準化生產(chǎn),優(yōu)化一體化制造工藝,這對液流電池性能優(yōu)化具有重要作用。電極表面微米尺度的孔隙能夠促進電池中的傳質(zhì)性能。此外,電極中含氧官能團增加時,浸潤性增強,可改善電極材料的傳質(zhì)性能[16]。電極流道對電堆的性能影響也較大,相比于傳統(tǒng)蛇形和傳統(tǒng)交叉形流道,交錯蛇形流道中電解液一次性滲入、滲出,有利于降低濃差過電位,提高邊界層傳質(zhì)系數(shù),從而促進反應(yīng)離子在邊界層的傳質(zhì)[17]。電極流道研究由無流道向平行、叉指、蛇形發(fā)展,再由普通蛇形向旋轉(zhuǎn)蛇形流道、分裂蛇形流道發(fā)展,具體如圖3所示。

圖3 電極流道研發(fā)進展情況Fig.3 Development progress of electrode runner

碳素類電極通常具有穩(wěn)定性高、耐腐蝕、導(dǎo)電性好、成本低的特點,但電化學(xué)活性、親水性差,需要進一步改進。5.0 mm 厚的人造絲基氈相比4.0 mm 的石墨氈在2 000 次循環(huán)后電化學(xué)性更穩(wěn)定,其庫倫效率降低更少[18]。梯度多孔電極可以使釩滲透率逐漸降低,有效表面積增加,多次循環(huán)后仍具有高容量保持率[19]。石墨氈電極用酸處理、濃硫酸煮沸、熱處理、空心Ti3C2Tx球裝飾后,電極中官能團數(shù)量增加,電極性能提高[20]。除氧官能團外,鉍納米粒子也可增強氧化還原反應(yīng)的動力學(xué),使電池能量效率大幅提高[21]。碳布電極表面豐富的缺陷位以及較高的羰基官能團可有效增大電極和電解液的接觸面積,為氧化還原反應(yīng)提供更多的活性位點,提升電池功率密度[22]。

金屬類電極具有導(dǎo)電性好、機械性能高、電化學(xué)活性較高等優(yōu)點,但在放電過程中電極上易形成鈍化膜,從而嚴重影響電化學(xué)反應(yīng)[23]。雖然鍍鉑黑的鈦電極、鈦基氧化銥電極(DSA)電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性較好,但其成本較高,尤其是鍍鉑黑的鈦電極。因此,鈦基氧化銥電極是金屬類電極的較優(yōu)選擇。

復(fù)合電極一般為高分子聚合物與碳素類材料混合加工成型制得,具有內(nèi)阻低、電化學(xué)穩(wěn)定性好、電導(dǎo)率高等優(yōu)點。石墨與炭黑按3∶1比例混合后再用聚四氟乙烯粘合劑制得復(fù)合電極,該電極電化學(xué)反應(yīng)擴散系數(shù)可達到4.44 ×10-5cm2/s,可逆性也較好[24]。在聚丙烯、聚乙烯、苯乙烯共聚物SEBS 等聚合物共混形成的網(wǎng)狀界面中摻雜炭黑和碳纖維可制得復(fù)合電極,改變SEBS 含量可調(diào)節(jié)復(fù)合電極電性能[25]。

2.4 隔膜研究進展

隔膜是釩電池的重要組件,隔膜的滲透性、穩(wěn)定性和生產(chǎn)成本是影響液流電池商業(yè)化應(yīng)用的重要因素。目前,應(yīng)用最廣泛的陽離子交換膜為Nafion膜,該膜電壓效率高達90%以上,導(dǎo)電率好,膜分子式如圖4所示。增大Nafion 膜厚度,可降低釩離子滲透率,提高電池庫倫效率,但成本增加。將苯乙烯磺酸與苯乙烯共聚物原位聚合引入細菌纖維素骨架制備的陽離子交換膜,可增加交換膜致密度。在經(jīng)過200 圈連續(xù)充放電循環(huán)后,電池庫倫效率仍可維持在99%以上,但在電解質(zhì)濃度調(diào)整后,膜穩(wěn)定性降低[26]。采用低磺化度聚醚砜(SPES)基質(zhì)材料與親水劑聚乙烯吡咯烷酮K60 共混制備的陽離子交換膜,在m(SPES)∶m(PVP)為6/4 和5/5 時膜整體性能較佳[27]。聚苯乙烯/聚偏氟乙烯采用異相膜的熱塑性法可制備一種具有半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)陽離子交換膜,較國內(nèi)異相膜綜合性能更優(yōu)[28]。在半均相離子交換膜方面,選用PVC 作為骨架,甲基丙烯酸甲酯作為離子交換官能團,鄰苯二甲酸二丁酯為增塑劑,二乙烯基苯為交聯(lián)劑制備的PVC-聚(甲基丙烯酸甲酯-二乙烯基苯)半均相離子樹脂膜,持久性測試較好;此外,該膜成本較低,制備方便[29]。

圖4 Nafion 膜分子結(jié)構(gòu)式Fig.4 Molecular structure of Nafion membrane

陰離子交換膜在釩電池中通過膜內(nèi)電解陰離子與電解液中HSO4-、SO24-等陰離子進行交換,完成載流子的傳輸。吡啶鹽接枝在聚乙烯醇線形骨架上形成陰離子交換膜,初始熱降解溫度提高了32 ℃,氫氧根離子遷移率略微提高;耐堿度穩(wěn)定性可提高至8 mol/L,在浸泡200 h 后耐堿穩(wěn)定性仍為初始值的88%[30]。通過大分子引發(fā)烯烴聚合反應(yīng)制備的部分氟化嵌段型陰離子交換膜在1.51 mmol/g 的IEC條件下,離子電導(dǎo)率可達87.8 mS/cm;在80 ℃的2 mol/L NaOH 溶液中浸泡500 h,電導(dǎo)率仍為初始值的74.5%[31]。通過加速電子輻射交聯(lián)反應(yīng)制備的聚砜陰離子交聯(lián)膜,可使全釩液流電池中整體能源效率超過80%,多次循環(huán)后膜仍保持較高的化學(xué)穩(wěn)定性[32]。

兩性離子交換膜由于具備陰、陽離子交換膜的特點,具有較好的應(yīng)用前景,是目前研究熱點之一。淋鑄成膜法制備的聚苯并咪唑交換膜由于引入了磺酸基,膜的親水性和導(dǎo)電性較好,但磺酸基與咪唑基團之間的氫鍵并不利于離子的遷移。制備過程中,若加入共價交聯(lián)劑,膜導(dǎo)電性能較高,阻釩性能較好,300 次循環(huán)后,能量效率仍可保持在85%[33]。氟原子和咪唑結(jié)構(gòu)的磺化聚酰亞胺c-FbSPI 膜導(dǎo)電率、能量效率和容量保持率均優(yōu)于Nafion115 膜[34]。在Nafion 膜上改性引入陰離子層(PDDA)、陽離子層(PSS)均可較好地提高膜阻釩性能、庫倫效率和能量效率,但成本有所提升[35]。

ZrP 改性PVA 基體材料膜離子選擇性較高,膜壓降隨酸度的升高而下降。將離子交換樹脂Amberlite 400CG 嵌入Daramic 微孔膜時同樣可提高復(fù)合膜的離子選擇性,且面電阻小于3 Ω·cm-2[36]。通過控制離子的體積與電荷量的差異,利用離子“篩分”和“靜電排斥”效應(yīng),制備具有離子選擇性滲透的聚偏氟乙烯質(zhì)子傳導(dǎo)膜,在經(jīng)過700 次循環(huán)測試后電流效率可保持93%,能量效率可保持72%,綜合性能良好[37]。

3 釩資源及國家相關(guān)政策

3.1 釩資源概況

釩具有天然的耐腐蝕性,能在堿、酸和鹽溶液中穩(wěn)定存在,其常伴生或共生存在于鈦磁鐵礦、磷礦、煤矸石、鋁土礦、油頁巖、閃鋅礦、玫瑰鉛礦和銅礦等60 多種礦物中,極少以單一礦物存在。在這些礦物中,釩的含量一般低于2%。

2022年,美國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,全球釩資源約6 300 萬t,已探明釩資源主要分布在中國、俄羅斯、南非和澳大利亞,其中我國占比高達33%,具體情況如表1所示[38]。上述4 個國家釩產(chǎn)量占全球總量95%以上,2020年攀鋼集團公司釩企業(yè)產(chǎn)能(折合成V2O5)世界排名第一。我國釩資源主要集中在四川攀枝花和河北承德,其中攀枝花釩鈦磁鐵礦資源量約90 億t;承德的釩鈦磁鐵礦資源量80 億t。

表1 2022年全球探明釩資源分布情況Tab.1 Distribution of global proven vanadium resources in 2022 萬t

2021年,世界釩總產(chǎn)量約為11 萬t,再創(chuàng)歷史新高[38-39],其中中國和南非較2020年分別增加4.28%和6.06%,中國石煤提釩企業(yè)增加五氧化二釩產(chǎn)能約3 000 t。

3.2 國家政策與市場情況

近5年國家出臺了多條促進釩液流電池發(fā)展的國家政策或標準,2017年10月國家發(fā)展與改革委員會、財政部、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部和國家能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》。2018年4月,國家能源局發(fā)布《全釩液流電池維護要求》《全釩液流電池 安裝技術(shù)規(guī)范》標準。2019年3月,國家能源局再發(fā)布《全釩液流電池儲能電站安全衛(wèi)士技術(shù)規(guī)則(征求意見稿)》。2021年7月,國家發(fā)展與改革委員會和國家能源局發(fā)布《加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》,文件提出要堅持儲能技術(shù)多元化,實現(xiàn)液流電池等長時儲能技術(shù)進入商業(yè)化發(fā)展初期;2025年,實現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)液流電池等長時儲能技術(shù)進入商業(yè)化發(fā)展初期。2022年3月國家發(fā)展與改革委員會、國家能源局印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》,文件中要求形成技術(shù)示范、加大液流電池等關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)力度,最終在2030年實現(xiàn)碳達峰和2060年的碳中和的雙碳政策目標。

統(tǒng)計2021年網(wǎng)上可查的釩液流電池項目,見表2,合計容量為4 509.5 MW·h。根據(jù)1.7 mol/L 硫酸氧釩電解液能量密度為30 W·h/L 推算,2021年國內(nèi)釩電池中高純五氧化二釩需求用量為2.33 萬t;若根據(jù)普能公司最新設(shè)備Gen 3 VRB MW-ESS 的4 MW·h 對應(yīng)的硫酸氧釩電解液關(guān)系推算,則需消耗4.24 萬t 五氧化二釩。通過中國海關(guān)總署統(tǒng)計數(shù)據(jù),查詢到2021年釩酸鉍消耗量進出口總量為368.26 t,折算為五氧化二釩則為312.46 t。在含釩催化劑方面,2021年我國硫酸產(chǎn)量約為9 000 萬t,催化劑整體更換周期5年,估算V2O5年需求量為360 t。2021年中國高純五氧化二釩消耗量為2.40 萬t～4.31 萬t,該消耗數(shù)值未考慮鋁釩合金、發(fā)光材料、其他領(lǐng)域催化劑等五氧化二釩的消耗,含量99.5%化工粉釩當(dāng)前市售價格為15 萬元/t,市場經(jīng)濟規(guī)模至少為36 億元～65 億元。

表2 2021年釩液流電池擬建項目情況Tab.2 Planned projects for vanadium redox flow batteries in 2021

4 結(jié)論與展望

釩電池具有結(jié)構(gòu)簡單、電池壽命長、環(huán)境友好,安全性高等優(yōu)點,是液流電池中應(yīng)用最為廣泛的電化學(xué)儲能系統(tǒng)。經(jīng)過40 多年國內(nèi)、外技術(shù)研究與工程應(yīng)用發(fā)展,全釩液流電池技術(shù)日臻完善。有關(guān)釩電池核心部件電解液、電極和隔膜研究進展如下。

1)電解液研究進展。目前電解液規(guī)?；苽渲饕捎秒娊夥ㄖ苽?離子電導(dǎo)率在釩濃度2 mol/L和總硫酸鹽濃度4～5 mol/L 時較高,且運行溫度在-5～50 ℃。在電解液中添加一些磺酸類、醇類添加劑后可使能量密度相應(yīng)提高;添加一些微量金屬離子可使能量效率提高。中國恩菲開發(fā)的通過萃取釩鉻渣浸出液制備釩電解液和高純五氧化二釩的工藝具有流程較短且產(chǎn)品質(zhì)量高的特點,有望得到大規(guī)模推廣。未來拓寬電解液溫度與通過添加劑改性電解液是釩電解液今后的研究重點,另外,低成本制備釩電解液技術(shù)和電解液中相關(guān)離子在膜中的傳遞機理研究也較為缺乏。

2)電極研究進展。電極流道由無流道型向分裂蛇形流程發(fā)展。電極類型主要有碳素類電極、金屬類電極和復(fù)合電極。碳素類電極通常具有穩(wěn)定性高、導(dǎo)電性好、成本低等優(yōu)勢,但電化學(xué)活性、親水性差,在經(jīng)過采用酸處理、熱處理、Ti3C2Tx裝飾等表面改性后,官能團數(shù)量增加,電極性能提高;金屬類電極具有導(dǎo)電性好、機械性能高、電化學(xué)活性較高等優(yōu)點,但易形成鈍化膜,從而影響電化學(xué)反應(yīng),目前鈦基氧化銥電極是金屬類電極的較優(yōu)選擇;復(fù)合電極具有內(nèi)阻低、電化學(xué)穩(wěn)定性好、電導(dǎo)率高等優(yōu)點,聚四氟乙烯粘合的石墨與炭黑復(fù)合電極擴散系數(shù)可達4.44 ×10-5cm2/s,且可逆性好。未來電極研究的重要發(fā)展方向是成本低、內(nèi)阻低、電化學(xué)穩(wěn)定性好、電導(dǎo)率高的復(fù)合電極。

3)隔膜研究進展。目前,應(yīng)用最廣泛的陽離子交換膜為Nafion 膜,該膜電壓效率高達90%以上,導(dǎo)電率好;陰離子交換膜目前處于實驗室研究階段;兩性離子交換膜由于具備陰、陽離子交換膜的特點,具有較好的應(yīng)用前景。目前實驗室研究性能表現(xiàn)較好的包括PVC-聚(甲基丙烯酸甲酯-二乙烯基苯)半均相離子交換膜和氟原子和咪唑結(jié)構(gòu)的磺化聚酰亞胺c-FbSPI 兩性離子交換膜。

電極與隔膜制備過程中,材料選擇、結(jié)構(gòu)形貌和復(fù)合制備等方面的新技術(shù)和新思路是未來的重要研究方向。由于全釩液流電池儲能系統(tǒng)在長期運行時優(yōu)勢明顯,隨著技術(shù)升級,電解液、電極、隔膜以及裝機成本將進一步下降,全釩液流電池在儲能市場的份額將會進一步增大。