全钒液流储能电池循环利用(全钒液流储能电池是利用)

全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能的相互转化，其原理如图所示．（

（1）①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为VO2++2H++e-═VO2++H2O，电池放电时，说明此时为原电池，且为原电池的正极．

故答案为：VO2++2H++e-═VO2++H2O；

②外加负载为浸有KI淀粉试液的滤纸，是电解装置，碘离子移向阳极A电极失电子生成碘单质，2I-=2e-═I2，遇淀粉变蓝，所以滤纸A端先变蓝，

故答案为：A；

（2）充电过程中，A为正极，右槽连接的是电源负极，为电解池的阴极，电极反应式为V3++e-═V2+，V3+为绿色，V2+为紫色，故可以看到右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色，

故答案为：A；绿色逐渐变为紫色；

（3）放电过程中，电极反应式为VO2++2H++e-═VO2++H2O，氢离子的作用是充电是，参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液，

故答案为：氢离子在正极参与电极反应，同时通过交换膜定向移动使电流通过溶液；

（4）充电时，左槽发生的反应为VO2++H2O═VO2++2H++e-，当转移电子为3.01×1023个即为0.5 mol电子时，生成氢离子为1 mol，此时氢离子参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液，溶液中离子的定向移动可形成电流，通过0.5mol电子，有0.5mol氢离子移向阴极，则左槽溶液中n（H+）的变化量为1mol-0.5mol=0.5mol，

故答案为：0.5mol．

全钒液流电池优缺点

全钒氧化还原液流电池的优缺点:

1.应用范围广

可用于风电市场、国家电网调峰、新能源电动汽车电源、ups电源和EpS应急电源、配电、特种蓄电池和光伏发电。

2.灵活的设计理念，良好的充放电性能和高容量。

钒电池的功能非常灵活，功率和体积都可以独立设计。额定功率的关键在于电堆，可以通过改变单电池数量或电极面积来提高。体积的重要关键是钒离子的量，可以通过提高电解液的体积和钒离子的浓度来构建。

3.该系统可全自动封闭运行，制造成本低，环保无污染。

对环境具有高自然适应性的电池的性能受环境温度的影响较小。当环境温度完全恢复时，电池容量也可以完全恢复。该系统可在全自动封闭模式下工作，不会产生有机气体和废电解液。

4.不像锂离子电池那么容易引起爆炸，安全性高。

戒备森严。由于其活性物质存在于电解液中，不会引起图像变化，可以深度放电，不影响电池寿命。此外，反应过程中不会产生H2等气体，不存在爆炸危险和短路故障。

5.高能效、高性价比、长寿命

长寿。深度放电循环性能强，过放电后再充电即可轻松完全恢复容量，超深度放电不会对电池造成不可逆的损伤。

缺点:1.储能技术成本太高，难以大规模应用。

全钒氧化还原液流电池储能技术成本还是比较高的。这给大规模应用带来了困难。

2.技术生产工艺不稳定，漏技术没有攻克。

钒液流电池还受到电解液、离子交换膜等重要材料的制约。最终会有多大的进步取决于技术和市场。

全钒液流电池的发展前景作为储能领域的新秀，为什么全钒氧化还原液流电池会受到如此多的关注？全钒氧化还原液流电池未来发展前景如何？为此，记者采访了多位业内人士。

安全性和可回收利用的优势显而易见。

全钒氧化还原液流电池通过不同价态的钒离子的相互转化，实现储存和释放化学能的充放电过程。不同于目前储能电站的主流电池——采用非水电解液的锂离子电池，由于全钒液流电池的电解液离子存在于水溶液中，过热爆炸的可能性大大降低，液流电池的安全性能使其在电池领域脱颖而出。

“坦率地说，锂离子电池仍然面临着安全问题的挑战。锂离子引发的爆炸事故不仅仅是经济损失的问题，更是严重的人身伤害。”中科院大连化物所清洁能源国家实验室储能技术研究部主任张华敏说，“但全钒电池是稀硫酸和钒的水溶液，只要管理得当，不存在爆炸的危险。”

北京普能世纪科技有限公司在全国多地建设了全钒液流电池储能项目。该公司亚太区经理邝振仁告诉记者，“与锂离子电池相比，全钒氧化还原液流电池具有突出的特点。最大的特点就是安全。全钒氧化还原液流电池可以做到兆瓦级和百兆瓦级。做电动车规模的锂离子电池更合适，但是做大了就没那么安全了。”

同时，张华敏指出，全钒氧化还原液流电池的另一个优势是其电解液在废物回收后可以重复使用。近年来，随着电动汽车产业的扩大，大量废弃的锂离子电池因重金属镍和钴而不得不进行大规模回收，这已成为行业内亟待解决的问题。而全钒氧化还原液流电池的充放电主要是由于钒离子价态的变化。张华敏指出，“电解液在充放电过程中不会产生杂质和环境污染物，回收的电解液经过处理后仍具有使用价值，相当于一种可以保值的‘半永久’产品。”

值得一提的是，全钒氧化还原液流电池除了具有安全、可循环利用的优势外，寿命周期相对更长，目前建设的储能电站使用寿命可达15年左右。“全钒氧化还原液流电池储能电站建设成本较高，但千瓦时电成本可能低于锂离子电池。”匡仁说。原材料成本波动。虽然全钒液流电池具有突出的优势，但作为稀有金属，钒的原料成本是限制全钒液流电池发展的重要因素。据了解，钒通常以化合物的形式存在于地壳中，其重要分布区域为中国、俄罗斯和南非，其中中国的钒资源约占全球总量的1/3。“在材料掌握上，全钒液流电池的关键材料钒在国内具有矿山产区优势，因此具有开发价值。”咨询公司EnergyTrend的研究经理卢说。事实上，钒的用途非常广泛，最重要的应用是在钢铁工业中。作为铁的合金元素，钒可以提高钢的硬度。早在2012年，国家发改委就发布了《钒钛资源综合利用及产业发展“十二五”规划》，提出了提高资源利用水平、淘汰落后产能的要求。“2018年钒的表现非常突出，一度涨到2017年价格的5、6倍。”匡仁说。之所以出现如此大幅的上涨，业内分析认为，一是因为2018年国家提高钢标，使得原料钒的需求大幅增加；二是由于国家环保政策“一刀切”，部分钒矿因环保不达标而关停，导致钒供应量减少。据记者了解，目前全钒液流电池储能电站的成本中，钒电解液的成本占到60%以上。“如果钒的价格能回到正常水平，降低成本将非常重要。”不过，钒的价格上涨也带动了钒矿开发商的热情。从市场来看，钒的供应近期有所回暖。邝振仁说，“从2018年底开始，钒的价格下降了。预测2019年钒价将继续下行，但未来仍要看政策和市场的综合表现。”产业链的形成还需要时间。资料显示，近年来全钒氧化还原液流电池的电成本大幅下降。2015年全钒液流电池储能电站电费约4500元。据预测，到2020年，电费将降至2000元。随着电池成本降低，技术优势明显，全钒液流电池离规模化发展还有多远？“全钒氧化还原液流电池研发时间比较短。目前国家对氧化还原液流电池的支持力度比较小。从科研经费和产业支持来看，国家对全钒液流电池的投入远远小于对锂离子电池的投入。像锂离子电池这种从材料到应用的完整产业链的形成还需要时间。”张华敏坦率地说。此外，记者了解到，由于钒在水中的溶解性，全钒氧化还原液流电池与锂离子电池和另一种储能“热点”全固态电池相比，始终存在能量密度低的缺点。电解质溶液导致相对较大的电池体积，这需要复杂的管道系统。所以液流电池不适合电动车等移动设备，仅限于固定储能。虽然它的应用仍然有限，但许多行业专家都对它表示了信心。“如果加大投入，全钒氧化还原液流电池在性能和成本控制上还有很大的发展空间，远没有触及‘天花板’。”张华敏说。鲁也认为，全钒氧化还原液流电池在低温或极端高温环境下会比锂离子电池、铅酸电池更安全可靠，仍有其特定的市场需求。

全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图所示

A．当左槽溶液逐渐由黄变蓝，V元素的化合价由+5价变为+4价，该电极上得电子发生还原反应，电极反应式为VO2++2H++e-=VO2++H2O，故A正确；

B．充电过程中，右槽为阴极，V元素化合价由+3价变为+2价，所以右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色，故B正确；

C．放电时，该装置为原电池，左槽作正极，右槽作负极，氢离子通过交换膜定向移入左槽，故C正确；

D．充电时，左槽发生的反应为VO2++H2O═VO2++2H++e-，当转移电子为3.01×1023个即为0.5mol电子时，生成氢离子为1mol，此时氢离子参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液，溶液中离子的定向移动可形成电流，通过0.5mol电子，则左槽溶液中n（H+）的变化量为1mol-0.5mol=0.5mol，故D错误；

故选D．

全钒液流储能电池能用于电动汽车吗?

钒电池是未来汽车动力的方向。循环次数可以达到2万次，而且比锂电池安全许多。