用于电力级蓄电的非常大的电池系统

可再生能源有最大的需求

存储可再生能源然后在不再可用时使用的需求已经引起了非常大的电池系统的使用。风电场和太阳能电池阵列在某些时段会产生过多的电力，可以在非高峰时段储存和交付。大型蓄电池可以解决这个问题，钒氧化还原电池目前正处于发展的焦点。

钒氧化还原电池如何工作

在解释钒氧化还原电池或VRB的操作之前，氧化还原反应的理论背景将是有益的。术语“氧化还原” （或 “还原氧化” ）描述了发生原子氧化数变化的所有化学反应。还原是加入氢或电子，或将氧气除去分子，原子或离子。伴随着氧化态的降低。另一方面，氧化是去除氢或电子或向分子，原子或离子中加入氧。氧化数增加。这两个过程总是同时发生。

在VRB中，正极和负极电解质在稀硫酸溶液中含有钒颗粒。电解质储存在罐中，并连接到主电池的每个半电池，其被分成由质子交换膜分离的两部分。泵用于使电解质通过电池的循环。在阴极发生的还原反应将V 5+转化为V 4+离子，而在阳极发生的氧化反应将V 2+转化为V 3+离子。这些反应产生电力，当它们反向时，电池被充电。电解液循环的需要仅限于将钒流动电池限制在大规模应用中，尽管在移动设备中还需要一些努力。

迄今为止实现的钒氧化还原电池的一些主要特点是它们的过载能力过大（10秒内为400％）和快速负载变化（响应时间为毫秒级）。

钒氧化还原电池评估

VRB有以下几个优点：

• 硫酸钒溶液易于生产和处理。

• 电池的设计和使用只有一种类型的流体消除任何杂质和需要更换液体。

• 快速充电是可能的（电动汽车使用的潜力）。

• 它们可以用于各种电压，电流和容量。

• 液体通过电池的恒定流量有助于处理废热，系统可以轻松适应负载突然变化。

• 大型存储应用程序甚至可能包括非常规用途，例如潜艇的电池备份。

虽然低能量密度（约25〜35瓦特/千克）和电池的大部分机械部件使VRB不适合移动应用，但设计和能量密度的改善可能会显着改变应用环境。

最近的发展

目前，德国三家弗劳恩霍夫研究所正在开发新的膜材料和设计，已经实现了几千瓦（〜80千瓦）的产量。流动模拟用于进一步改善这些细胞，研究人员预计在五年内将超过兆瓦阈值。更具体地说，他们的目标是实现20兆瓦时的能力 - 足够的能量为大约2000户家庭提供电力。

还进行了其他尝试。第一个美国项目由Xcel在2008年完成，其中一个1兆瓦的电池连接到明尼苏达风力发电场。Xcel开发了类似的太阳能储存系统。在这种情况下的困难在于太阳能输出可能大幅下降。

美国能源部也部分资助了一些储能项目。其中一个处理在夏威夷安装一个30兆瓦的电池，另外一个在纽约安装了一个20兆瓦的电池存储系统。

资料来源：

• “绿色电力大电池” by ScienceDaily.com

• “。巨型电池通过news.cnet.com 平滑可变风力发电

• 太平洋西北国家实验室“升级钒氧化还原电池”

图片：

• Paj.meister 的钒流动电池图

• 维基百科解释使用钒氧化还原电池进行电网储能的计划