低電導率溫控液在全釩液流電池儲能系統(tǒng)中的應用
發(fā)布日期:2023-07-04 瀏覽次數:995
一、全釩液流電池
近年來,隨著雙碳目標(碳達峰、碳中和)的提出,新能源市場持續(xù)火熱,涌現(xiàn)出各種“新概念”的儲能形式,如全釩液流電池、鈉離子電池、鋰硫電池和鎳基電池等。同時在儲能應用領域也發(fā)展出多種儲能方式,有抽水蓄能、飛輪蓄能、鋰離子電池儲能、以及全釩液流儲能等。而最近投入儲能市場的全釩液流電池被宣稱可以無限循環(huán),并且具有與鋰離子電池相似的輸出功率。
全釩液流電池具有長壽命、擴容性強、高效率和遠高于鋰電池安全性等優(yōu)勢,完美契合儲能領域,因此成為規(guī)模儲能最具有前景技術之一,在調峰電源系統(tǒng)、大規(guī)模風光電系統(tǒng)儲能、應急電源系統(tǒng)等領域具有廣闊的應用前景,以下是其具有的諸多技術優(yōu)勢:
1、長壽命:全釩液流電池使用的是無機電解液和釩離子溶液,相比其他類型的電池,它具有較長的循環(huán)壽命和穩(wěn)定性,可以進行2萬次以上的充放電循環(huán)。
2、擴容性強:全釩液流電池的容量可以根據需求進行調整,通過增加或減少電解液的體積來改變儲能容量,具有較高的靈活性。
3、高效率:全釩液流電池具有高能量密度和高功率密度,能夠在短時間內釋放大量電能,同時也能夠長時間的儲存電能。
4、高安全性:不像鋰電池一樣容易造成發(fā)生爆炸,安全性高。因其活性物質存在于電解液中并不會引起物象變化,可深度放電而不影響電池壽命。另外,其反應過程不造成H2等氣體,無發(fā)生爆炸風險。
二、全釩液流電池的熱管理
全釩液流電池是以+4、+5 價態(tài)的釩離子溶液作為正極的活性物質,以+2、+3價態(tài)的釩離子溶液作為負極的活性物質,分別儲存在各自的電解液儲罐中。在對電池進行充、放電時,正負極電解液在離子交換膜兩側進行氧化還原反應。同時,通過電堆外泵的作用,儲液罐中的電解液不斷送入正極室和負極室內,以維持離子的濃度,實現(xiàn)對電池的充放電。
全釩液流電池的熱管理系統(tǒng)主要是對電池的正極進行溫控。釩電池正極液中的五價釩在靜置或溫度高于 45℃的情況下易析出五氧化二釩沉淀,析出的沉淀堵塞流道,包覆碳氈纖維,惡化電堆性能,直至電堆報廢,而電堆在長時間運行過程中電解液溫度很容易超過 45℃。另一方面,溫度不能低于電解液的冰點,否則電解液凝固將使電池不能運轉。因此一般的運行溫度都要求在 0~45℃之間。所以需要一個熱管理系統(tǒng)來控制電池內部溫度的穩(wěn)定。如果電池內部溫度過高,會對電池的壽命和安全性造成影響;溫度過低,會導致電解液凝固電池無法運轉。因此,維持電池最佳運行溫度的熱管理系統(tǒng)對電池具有非常重要的的意義。
傳統(tǒng)的風冷散熱效率已難以解決全釩液流電池的溫控問題,相對于傳統(tǒng)的風冷方式,擁有更高效穩(wěn)定的散熱性能、更低的噪音、更少占用空間的液冷系統(tǒng)已成為全釩液流電池溫控系統(tǒng)的主流。
雖然全釩液流電池的安全性很高,但其液冷系統(tǒng)的工作原理是冷卻電池正極電解液,而正極電解液是帶電的,電荷易順著冷卻介質流至整個溫控系統(tǒng)從而使溫控系統(tǒng)帶電,危險性較高。目前采用不導電的超純水進行冷卻,但純水進行冷卻會導致冷卻系統(tǒng)管路腐蝕。所以對于全釩液流電池液冷散熱系統(tǒng)而言,其冷卻介質的選擇也非常重要,目前市面上無專門的全釩液流電池溫控液。
三、華清液冷
華清高科針對全釩液流電池的溫控和安全問題,采用散熱、耐蝕、防凍、阻燃、絕緣、非金屬兼容等多項華清專有技術,且華清科研團隊根據全釩液流電池熱管理系統(tǒng)對液冷介質的特殊特性要求,成功研發(fā)出全釩液流電池溫控液HQ-EV2。該產品不僅對全釩液流電池熱管理系統(tǒng)的溫控效果十分優(yōu)異,還采用了自絕緣和新型離子抑制技術,賦增了產品防爆功能,可有效解決全釩液流電池溫控系統(tǒng)帶電失控導致的安全隱患。
全釩液流電池溫控液HQ-EV2系列產品具有以下優(yōu)勢:
1、低電導率保持性:低電導率冷卻液的電導率遠低于傳統(tǒng)的水和常規(guī)冷卻液,能夠有效降低故障概率,保障儲能設備的安全性能。
2、優(yōu)異的散熱性能:防止全釩液流電池溫度過高,導致五氧化二釩沉淀堵塞流道,包覆碳氈纖維,惡化電堆性能。
3、優(yōu)異的抗氧化酸化性能:能夠有效延長使用壽命。
4、優(yōu)異的防銹性能:對不銹鋼、銅、鋁等金屬具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,尤其對鈦合金有著優(yōu)異的緩蝕性能。
5、優(yōu)異的非金屬材料兼容性:與非金屬材料有著優(yōu)異的兼容性能,有效延長溫控系統(tǒng)的使用壽命。
合肥華清高科多元化業(yè)務具有良好的產業(yè)基礎和市場競爭力,致力于為航空航天、新能源汽車、風電、儲能、太陽能、大數據中心、電子等領域客戶提供液冷、環(huán)保表面處理配套技術服務及整體解決方案。