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氧化还原液流电池的采用准备程度评估
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氧化还原液流电池：面向自动控制的文献综述
摘要：本文对氧化还原液流电池的概念及其自动化和监控进行了文献综述。具体来说，本文重点介绍了全钒氧化还原液流电池，与其他现有的储能技术和方法相比，全钒氧化还原液流电池具有多种优势。本文回顾的主要方面涉及钒氧化还原液流电池的特性、建模、监督和控制。本文介绍了一项研究，其中将氧化还原液流电池置于当前的能源形势下，与其他类型的储能系统进行了比较。此外，本文还介绍了当前研究面临的挑战以及现有的主要装置。本文讨论了近年来提出的主要动态模型以及不同的控制策略和观察器。
GetFocus 报告 - LDE 状态
液流电池 - 钒氧化还原液流电池 (TRL 8) 液流电池具有出色的稳定性和灵活性，可实现深度放电而不会造成重大能量损失 - 是整合太阳能和风能等波动性可再生能源的理想选择。其独特的设计将能量存储容量（由电解质体积决定）与功率容量（由电池堆大小决定）分开，从而有助于实现定制应用。尽管它们具有更长的循环寿命和可扩展性，但它们的能量密度较低，需要更大的空间和更复杂的系统设计。在液流电池类别中，钒和锌溴氧化还原液流电池的改进速度最快，且具有相似的特性。然而，溴的毒性以及更高的安全性和维护要求限制了它们的实用性。因此，我们只选择钒氧化还原液流电池进行进一步评估。
住友电工荣获氧化还原液流电池系统合同
在通过由经济产业省 (METI) 支持的 3 年示范项目确认稳定运行后，北海道电力株式会社自 2019 年开始商业运营由住友电工建造的氧化还原液流电池系统 (额定功率：15,000 kW；容量：60,000 kWh)。住友电工高级董事总经理 Hideo Hato 表示：“我很高兴能获得这个激动人心的项目，也很高兴能够为 HEPN 的业务做出贡献。住友氧化还原液流电池系统一直稳定安全地运行，旨在确保电网稳定。这些系统寿命长、安全性高，将有助于促进清洁可再生能源的使用。作为氧化还原液流电池系统开发的先驱，我将继续致力于提高性能和降低成本，以便在日本和海外更广泛地使用氧化还原液流电池系统。”
锌基液流电池中锌枝晶的抑制
锌基液流电池得到了广泛的关注，被认为是提高间歇性可持续能源利用率最有前途的大规模储能装置之一。然而，阳极锌枝晶的形成严重降低了其循环寿命、安全性、库仑效率和充电容量。因此，抑制锌枝晶是进一步提高锌基液流电池性能的瓶颈，但这仍然是一个重大挑战。考虑到最近的发展，这篇小型综述分析了锌枝晶的形成机理和生长过程，并提出和总结了通过调节阳极和电解质之间的界面来防止锌枝晶的策略。全面强调了四种典型的策略，即电解质改性、阳极工程、电场调节和离子转移控制。最后，概述并展望了锌基液流电池中锌枝晶的剩余挑战和有希望的方向。
长时储能作为净零电网的一部分
某些技术特别适合大规模部署，因为额定功率与储能容量是可分离的，例如液流电池。液流电池在定制设计方面具有独特优势，涵盖了各种能量和功率组合。此外，与锂离子或 Pb-A 电池相比，该技术的循环寿命显著延长，安全，可以使用大量可用材料生产，并在材料回收和再利用方面具有显着优势。液流电池可能是一种具有成本效益的储能解决方案，放电功率可在较长时间内（4-24 小时）内达到。液流电池技术的技术就绪水平 (TRL) 范围从 4 到 9，根据所采用的特定化学成分而有所不同。
钒氧化还原液流电池工业规模储能的最新成果
摘要 钒液流电池因其独特的优势而日益被视为储存大量能量的最有趣的选择之一。它们的发展和未来的传播在很大程度上取决于对新材料的研究以及技术的发展，也取决于是否有合适的模型，以便在运行条件下对其进行真实的模拟。尽管关于小型设备或单个电池的这些主题的文献很多，但关于围绕多电池堆构建的大型钒液流电池系统的技术、建模和仿真的研究报告却很少。本文介绍了一个工业规模的 9 kW 系统，以及它在现实条件下的建模、验证和运行模拟。特别是，提出了一个完整的动态模型，能够模拟待机（即没有电源和反应物流动）和运行条件下的热行为。通过将计算数据与实验测量值进行比较来验证所提出的模型。关键词 液流电池、多物理模型、热模型、内部损耗、分流电流
液流电池储能生产和使用对环境和健康影响的生命周期评估
该项目进行了全面的生命周期评估——涵盖三种液流电池技术的材料提取、制造和使用，每种技术都由不同的化学物质代表：钒氧化还原、锌溴和全铁。结果使得可以从系统环境、健康影响和效益的角度与其他电池系统进行比较。在三种液流电池化学物质中，钒氧化还原液流电池的生产对八项环境指标中的六项表现出最高影响，各种潜在的人体健康危害，以及其整个生命周期内每能量容量的材料成本 491 美元/千瓦时。相比之下，全铁液流电池的生产在六项环境指标中表现出的影响最低，潜在人体健康危害也最低，材料成本为 196 美元/千瓦时。锌溴液流电池的生产对环境和人类健康的影响介于其他两种电池化学物质之间，材料成本最低，为 153 美元/千瓦时。
中试规模钒氧化还原液流电池所用电极的热化学处理和光谱电化学表征
摘要 (英文) ................................................................................................................................................................ 1 摘要 (法文) ................................................................................................................................................................ 3 概述 ........................................................................................................................................................................ 5 第 1 章：参考书目 ...................................................................................................................................... 9 1.1. 可再生能源和储能资源的重要性 ...................................................................................................... 11 1.2 为什么选择液流电池 ............................................................................................................................. 18 1.2.1 铁铬液流电池 ............................................................................................................................. 20 1.2.2 溴/多硫化物液流电池 ............................................................................................................. 20 1.2.3 钒/溴 2 液流电池 ............................................................................................................. 21 1.2.4 锌/溴液流电池（混合液流电池） ............................................................................................. 21 1.2.5 锌/铈非水系液流电池（非水系） ................................................ 22 1.2.6 钒/铈氧化还原液流电池。（非水系） ...................................................................... 22 1.3. 为什么所有钒氧化还原液流 ...................................................................................................................... 23 1.4 与钒电解液相关的挑战 ...................................................................................................................... 24 1.4.1 膜 .................................................................................................................................................... 25 1.4.2 电解质 .................................................................................................................................................... 26 1.4.3 电极 .................................................................................................................................................... 27 1.4.3.1 热处理 ............................................................................................................................................. 29 1.4.3.2 化学处理 ............................................................................................................................................. 31 1.4.3.3 金属掺杂 ............................................................................................................................................... 33 1.4.3.4 电化学处理 ...................................................................................................................... 36 1.5 结论 .............................................................................................................................................. 38 第 2 章 通过使用 K 2 Cr 2 O 7 酸性溶液进行化学处理来增强全钒氧化还原液流电池（VRFB）用商业石墨毡的电化学活性 . ............................................................................................................................. 41 2.1 简介 ...................................................................................................................................................... 44 2.2.实验................................................................................................................................................................ 45 2.2.1 材料与化学品 ...................................................................................................................................... 45 2.2.2 电极活化 .............................................................................................................................................. 46 2.2.3 电极特性 ............................................................................................................................................. 46 2.2.4 半电池评估 ............................................................................................................................................. 48 2.3 结果与讨论 ............................................................................................................................................. 49 2.3.1 循环伏安法 (CV) 和处理参数优化 ............................................................................................. 49 2.3.1.1 用 K 2 Cr 2 O 7 溶液活化时温度的影响 ............................................................................. 51 2.3.1.2 用 K 2 Cr 2 O 7 溶液活化时时间的影响 ............................................................................. 52 2.3.1.3 在 140 o C 温度下持续时间的影响 ............................................................................................. 53 2.3.1.4 性能最佳的电极 ................................................................................................................ 54 2.3.2 线性扫描伏安法（LSV） .............................................................................................................. 56 2.3.3 表面特性 ............................................................................................................................. 58 2.3.3.1 扫描电子显微镜（SEM） ............................................................................................. 58 2.3.3.2 傅里叶变换红外光谱（FTIR） ............................................................................. 60 2.3.3.3 线性扫描伏安法（LSV）的表面分析 ............................................................................. 61 2.3.4 吸附位点的测定 ............................................................................................................................................................... 62 2.3.5 润湿性测试 ................................................................................................................................ 65 2.3.6 半电池评估 ................................................................................................................................ 68 2.4. 结论 ................................................................................................................................................ 73
可持续发展故事
除了已经工业化的技术外，几种液流电池模型还探索了创新的电解质化学，包括基于金属和有机氧化还原物质的化学。目标是制造一种使用寿命长且超越电池技术平均能力的液流电池。事实上，液流电池的整体可持续性在很大程度上取决于用作氧化还原物质的成分。文献中描述了 50 多种电解质变体。1,2 对于基于金属的液流电池，广泛研究的化学物质包括铁/铬 RFB、锌/铁 RFB、锌/溴化物 RFB，然而，钒 RFB (VRFB) 是能源市场上商业化程度最高、开发程度最高的。3 与此同时，有机（无金属）液流电池的市场进入也在迅速推进。4 迄今为止使用的最常见的有机氧化还原物质是羰基（醌/蒽醌）、茂金属（如二茂铁衍生物）、氮氧自由基、紫罗碱衍生物等。 5