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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
铁氧化还原液流电池的进展 - ijrpr
氧化还原液流电池的概念是在 20 世纪 70 年代提出的，铁基系统由于化学性质简单而成为早期候选系统 [5]。早期原型采用 FeCl₃/FeCl₂，表现出中等能量效率，但受到氢气析出和交叉损耗等问题的限制 [2]（Weber 等人，2011 年）。20 世纪 80 年代，材料科学和电化学工程的进步促进了更坚固的膜和更稳定的电解质配方的开发，从而提高了 IRFB 的寿命和效率 [16]。先进的离子选择性膜的集成减少了电解质之间的交叉污染，这是实现大规模应用的关键一步 [14]。
实验室规模氧化还原液流电池的设计和组装
该氧化还原液流电池旨在支持广泛的电化学研究，从氧化还原反应的基础研究到新电解质溶液和电极材料的开发。通过提供稳定可靠的实验平台，它使研究人员能够专注于优化系统的性能和效率，而不受设备限制。高耐化学性、易用性和适应性相结合，使该液流电池成为旨在突破氧化还原液流电池技术界限的实验室的理想选择。
利用离子交换去除钒氧化还原液流电池电解质中的铁
摘要 Bushveld Belco 正在调试一家工厂，生产用于钒氧化还原液流电池的电解质。由于源材料的原因，电解质被 Fe 污染，浓度高达 140 mg/L，这会对电池性能产生负面影响。本研究考察了使用离子交换将含有 100 g/LV 的 4 MH 2 SO 4 进料溶液中的 Fe 浓度降低到目标值 < 100 mg/L。确定了四种可能应用的树脂：Puromet MTS9570、Puromet MTX7010、Puromet MTS9500 和 Puromet MTC1600H。在所有批量实验中，Puromet MTS9570 在负载能力和 V 选择性方面均优于其他三种树脂，并且在固定床塔负载测试中对其进行了 Fe 去除评估。基于这些数据，进行了全尺寸塔的初步尺寸确定和设计。由于这种树脂难以洗脱，因此考虑在满负荷时丢弃树脂。这些数据表明，尽管这种树脂对 Fe 的选择性高于 V，但在这种条件下使用该树脂进行全规模操作成本过高且不切实际。建议在生成 4 MH 2 SO 4 电解质之前在流程图中尽早去除铁。
氧化还原液流电池的采用准备程度评估
本报告是由美国政府某个机构资助的工作报告。美国政府及其任何机构、巴特尔纪念研究所或其任何雇员均不对所披露的任何信息、设备、产品或流程的准确性、完整性或实用性做任何明示或暗示的保证，或承担任何法律责任或义务，或保证其使用不会侵犯私有权利。本文中对任何特定商业产品、流程或服务的商品名、商标、制造商或其他方面的引用并不一定构成或暗示美国政府或其任何机构或巴特尔纪念研究所对其的认可、推荐或支持。本文中表达的作者的观点和意见不一定代表或反映美国政府或其任何机构的观点和意见。
钒氧化还原液流电池的能量分析...
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。
钒氧化还原液流电池的能量分析...
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。
混合可再生能源电网中的频率调节：利用负载频率控制和氧化还原液流电池的有效策略
可再生能源 (RES) 已成为电网不可或缺的组成部分，但它们的整合带来了系统惯性损失以及负载需求与发电能力不匹配等挑战。这些问题危及电网稳定性。为了解决这个问题，提出了一种有效的方法，将增强型负载频率控制 (LFC)（即模糊 PID-TID µ）与受控储能系统（特别是受控氧化还原液流电池 (CRFB)）相结合，以减轻 RES 整合带来的不确定性。该策略的参数优化是使用小龙虾优化算法 (COA) 实现的，该算法以其全局优化能力以及探索与利用之间的平衡而闻名。与传统控制器（PID、FO-PID、FO-(PD-PI)）的性能评估证实了所提出的方法在 LFC 中的优越性。在各种负载扰动、高可再生能源渗透率和通信延迟下进行的广泛测试确保了其在最大限度地减少中断方面的有效性。使用标准化 IEEE 39 总线系统进行验证进一步证明了其在应对大量可再生能源渗透的电网中的效率。总之，该综合战略为适应日益增加的可再生能源利用的现代电力系统提供了强有力的解决方案。
氧化还原液流电池的改性膜——综述
摘要：本综述介绍并批判性地讨论了为提高氧化还原液流电池 (RFB) 的性能而开发和应用的改性膜的最新进展。本综述首先介绍了储能化学原理以及在工业和运输相关领域的能源转型中使用 RFB 的潜力。接下来简要介绍并比较了常用的膜改性技术。然后批判性地讨论了在不同 RFB 化学中应用改性膜的最新进展。概述了给定的膜改性策略、相应的非原位特性及其对电池性能的影响之间的关系。已经证明，需要进一步专门研究以开发最佳改性技术，因为改性通常会减少氧化还原活性物质的交叉，但同时会导致膜电阻增加。使用类似于水净化应用中采用的替代先进改性方法的可行性尚待评估。此外，仍必须研究改性膜在 RFB 循环过程中的长期稳定性和耐用性。最后强调了剩余的挑战和潜在的解决方案以及有希望的未来前景。
使用人工神经网络预测钒氧化还原液流电池的电压和过电位
摘要：本文探讨了经过训练的人工神经网络 (ANN) 在预测钒氧化还原液流电池行为方面的新应用，并将其性能与二维数值模型进行了比较。目的是评估两个 ANN 的能力，一个用于预测电池电位，一个用于预测各种操作条件下的过电位。先前用实验数据验证过的二维模型用于生成数据来训练和测试 ANN。结果表明，第一个 ANN 可以在充电和放电模式下精确预测不同充电状态和电流密度条件下的电池电压。负责过电位计算的第二个 ANN 可以准确预测整个电池域的过电位，在电极膜和域边界等高梯度区域附近的置信度最低。此外，计算时间大幅减少，使 ANN 成为快速理解和优化 VRFB 的合适选择。