摘要:本文对用于太阳能屋顶储能系统的钒氧化还原液流电池 (VRFB) 进行了分析。VRFB 由太阳能供电系统充电,该系统为住宅负载供电。住宅负载的总使用能量周期变化为 11.26 kWh/天。利用巴吞他尼府的年太阳辐射曲线来分析和评估储能系统的效率和能力。模拟结果表明,未满足的电力负荷值为 0 kWh/年,过剩电力为 1,337 kWh/年。这些结果表明系统的效率和钒氧化还原液流电池储能系统的性能稳定可靠。带有 VRFB 的光伏系统可以持续向负载放电。
所有因素至少取决于参与反应的物质的浓度,从而导致电池的典型非线性充电和放电曲线。对于 VRFB,这意味着充满电的电池的开路电压约为 1.6 V,放电状态下约为 0.8 V。充电和放电过程的速度直接取决于电流。但是,电池总是有极限,出于各种原因,这些极限不能超过。对于 VRFB,与所有基于水性电解质的电池一样,充电电压受水的电化学稳定性限制。根据电极材料和 pH 值,水在特定电位下分解为氢和氧。在铂电极(标准电位)处,电位差为 1.23 V。因此,除了成本之外,使用这种电极的 VRFB 甚至无法以合理的效率充电半满,因为在充电过程中会产生越来越多的氢和氧。不幸的是,其他金属
作者的完整清单:麦卡锡,艾莉森; SUNY Stony Brook,Karthik材料科学和化学工程Mayilvahanan; Mikaela哥伦比亚大学Dunkin;斯托尼·布鲁克大学国王,史蒂文;加尔文的斯托尼·布鲁克大学quilty;丽莎化学库尔赫尔·布鲁克大学(Stony Brook University);斯托尼·布鲁克大学Kuang,杰森;肯尼斯的Stony Brook University Takeuchi;斯托尼·布鲁克大学(Stony Brook University),化学Takeuchi,以斯帖(Esther);艾伦(Alan)西部布鲁克大学(Stony Brook University); Lei哥伦比亚大学王;布鲁克黑文国家实验室,能源和光子科学Marschilok,艾米;石溪大学
微生物对生物素的生物合成研究 (主审员) 论文研究委员会 绪方光一教授 镰田久明教授 岩井和夫教授
挑战:VRFB 的运行效率不仅取决于其电气状态,还取决于其热状态。VRFB 独特的双重用途创造了一个新的三维优化问题陈述,其中 EMS 必须在操作量中找到最佳操作点,其中混合存储系统不仅在电气方面进行了优化,而且 VRFB 也在热方面进行了优化,如上图所示。
摘要:可再生能源生产的进展已指示对储能系统的先进发展的兴趣。全旗氧化还原电池电池(VRFB)是大规模存储的有吸引力的技术之一,因为其设计多功能性和可扩展性,寿命,良好的往返往返效率,稳定的容量和安全性。尽管有这些优势,但由于钒和细胞材料成本以及供应问题,钒电池的部署受到限制。提高堆栈功率密度可以降低每千瓦功率输出的成本,因此,目前正在进行密集的研发,以通过提高电极活性,降低细胞电阻,提高膜选择性和离子电导率等来改善细胞性能。为了评估这种密集的研发引起的细胞性能,采用了许多物理,电化学和化学技术,这些技术主要是在现场进行的,尤其是在细胞表征上。但是,这种方法无法在操作过程中对单元内的变化提供深入的见解。因此,已经开发了原位诊断工具,以获取与设计,操作参数和在VRFB操作过程中有关的信息。本文回顾了原位诊断工具,用于实现对VRFB的深入了解。对该领域的先前研究进行了系统的审查,并与所讨论的每种技术的优点和局限性一起提出,并提出指导研究人员确定最合适的技术的建议。
1 华盛顿大学物理系,华盛顿州西雅图 98195-1560,美国 2 太平洋西北国家实验室环境分子科学实验室,华盛顿州里奇兰 99354,美国 3 纽约州立大学宾汉姆顿大学物理系,纽约州宾汉姆顿 13850,美国 4 纽约州立大学宾汉姆顿大学材料科学与工程系,纽约州宾汉姆顿 13850,美国 5 纽约州立大学宾汉姆顿大学东北化学能存储中心,纽约州宾汉姆顿 13850,美国 6 阿贡国家实验室化学科学与工程部,伊利诺伊州莱蒙特 60439,美国 摘要 我们报告了电化学序列 ε-VOPO 4 、ε-LiVOPO 4 、 ε-Li 2 VOPO 4 和参考氧化物 V 2 O 3 、VO 2 和 V 2 O 5 。在对这些结果的分析中,我们建立了一个研究化学键的框架,该框架通常适用于广泛的系统,包括复杂的扩展无机化合物。虽然后一种方式在许多优秀的催化研究中的应用不如金属酶等,但我们表明该技术在以材料为中心的储能研究中具有很高的实用性。这里详细讨论了对局部原子结构和杂化方案的敏感性。同样,锂化对氧化、离域和配体价能级偏移的影响在分析结果中都很明显。最后,TDDFT 投影清楚地揭示了每个钒位点价带的方向依赖性。我们的结果表明,实验室 X 射线光谱仪器是获得 3d 过渡金属无机化合物的良好分辨率 VTC-XES 特征的可行途径,即使对于数量有限或对大气敏感的样品也是如此。实验结果与实空间格林函数和时间相关密度泛函理论 (TDDFT) 方法分别产生的结果非常一致。因此,我们提出,如果配备适当的理论支持,VTC-XES 可以成为 X 射线吸收前边缘特征的宝贵补充,以更详细地表征化合物的电子结构。我们预计类似的分析将在广泛的材料化学研究中得到应用,并提供基础和应用见解。(ж)evan.jahrman@nist.gov - 作者目前在马里兰州盖瑟斯堡的国家标准与技术研究所工作;(†)niri.govind@pnnl.gov;(‡)seidler@uw.edu
根据Fourie(2018)的说法,VRFB为电网市场提供了一系列合适的应用程序,包括能源时间转移(套利)1,负载升级,峰值剃须2,可再生能源整合以及减轻传输和分配充血。此外,VRFB可以提供辅助服务,例如频率和电压调节,操作储量3和黑色启动功能4。尽管LIB可以执行类似的功能,但它们更适合短期存储要求(Fourie,2018)。这些VRFB的这些不同应用是有效地支持本地网格的。但是,一项具有满足所有必需用途的能力的单一技术是不存在的。一种包括各种技术的能源组合必须支持南非的能源路线图,尤其是考虑到南非的存储市场正处于发展的早期阶段。
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近年来,超级电容器 (SC) 是用于清洁能源前景的新兴技术之一。更高的功率密度、更低的比能、更长的循环寿命和环境友好性使超级电容器比传统电池更胜一筹。然而,科学界正致力于通过寻找合适的电极材料来提高超级电容器的比能。据报道,碳材料、导电聚合物和金属氧化物或氢氧化物是适合超级电容器电极的候选材料 [1-3]。活性炭、碳纳米管和石墨烯等碳材料具有出色的电导率和化学稳定性 [4],然而,它们的电荷存储容量窄,能量密度相对较低 [1]。另一方面,导电聚合物是伪电容器的不错选择 [3]。然而,导电聚合物的电化学稳定性较差。为此,过渡金属氧化物 (TMO) 因其多种氧化态和快速的氧化还原动力学而成为替代候选材料 [2,5-7]。在其他 TMO [8-10] 中,氧化钒因其成本低、价态多样、来源丰富而受到广泛关注[11-
