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基于FFRLS-MIUKF算法的全钒液流电池荷电状态估计方法
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作者 郑涛 贾泽峰 +2 位作者 邱亚 李俊伟 侯谋 《热力发电》 北大核心 2025年第4期68-76,共9页
针对全钒液流电池的荷电状态(state of charge,SOC)估计难度大、成本高、准确性差等问题,提出一种基于带遗忘因子的递推最小二乘法(forgetting factor recursive least squares,FFRLS)和多新息无迹卡尔曼滤波(multiple innovation unsce... 针对全钒液流电池的荷电状态(state of charge,SOC)估计难度大、成本高、准确性差等问题,提出一种基于带遗忘因子的递推最小二乘法(forgetting factor recursive least squares,FFRLS)和多新息无迹卡尔曼滤波(multiple innovation unscented Kalman filter,MIUKF)的全钒液流电池荷电状态估计方法。该方法通过FFRLS在线辨识全钒液流电池等效电路模型参数,然后通过MIUKF进行荷电状态估计,从而达到准确估计全钒液流电池荷电状态的目的。最后,利用实验平台对5 kW/30 kW·h的全钒液流电池采用所提出方法进行验证,实验结果表明,相较于RLS-UKF算法和FFRLS-UKF算法,FFRLS-MIUKF算法在荷电状态估计中表现最优,其充电阶段与放电阶段均方误差与均方根误差更低,均方误差与均方根误差在充电阶段分别为0.0037、0.0609,在放电阶段分别为0.0013、0.0363。 展开更多
关键词 全钒液流电池 SOC估计 递推最小二乘 多新息无迹卡尔曼滤波 遗忘因子
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面向全钒液流电池用磺化支化聚苯并咪唑膜的构筑
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作者 李慧婷 刘希阳 +5 位作者 龙俊 黄文恒 李劲超 陈良 陈锓 张亚萍 《材料工程》 北大核心 2025年第7期201-211,共11页
面向全钒液流电池(VFB)应用,通过将合成的支化聚苯并咪唑与1,4-丁基磺酸内酯反应,制备了理论磺化度分别为30%、40%、50%和60%的磺化支化聚苯并咪唑(sb-PBI)膜。其中,sb-PBI-50膜展现出优异的钒离子阻力(9.34×10^(-9)cm^(2)/min)、... 面向全钒液流电池(VFB)应用,通过将合成的支化聚苯并咪唑与1,4-丁基磺酸内酯反应,制备了理论磺化度分别为30%、40%、50%和60%的磺化支化聚苯并咪唑(sb-PBI)膜。其中,sb-PBI-50膜展现出优异的钒离子阻力(9.34×10^(-9)cm^(2)/min)、质子传导能力(2.05×10^(-2)S/cm)和选择性(2.20×10^(6) S·min/cm^(3))。将sb-PBI-50膜装配到VFB中,在80~280 mA/cm^(2)电流密度下,其库仑效率(96.26%~98.35%)、电压效率(73.50%~90.19%)和能量效率(71.72%~86.82%)均高于商用Nafion 212膜。此外,在140 mA/cm^(2)电流密度下,使用sb-PBI-50膜的VFB可稳定进行1170次充放电循环,且保持化学结构和微观形貌稳定,说明sb-PBI-50膜在VFB中具有好的应用潜力。 展开更多
关键词 磺化支化聚苯并咪唑 质子传导率和选择性 全钒液流电池
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全钒液流电池用活化石墨毡制备及性能研究
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作者 王钰洁 张帆 巨安奇 《电源技术》 北大核心 2025年第8期1765-1773,共9页
全钒液流电池(VRFBs)在大规模长时储能领域极具竞争优势,石墨毡(GFs)电极作为电化学反应发生的场所,是决定VRFBs性能和循环寿命的关键材料。分别以KOH和ZnCl_(2)作为活化剂对GFs进行活化处理,提高了GFs比表面积并产生丰富的孔隙结构,同... 全钒液流电池(VRFBs)在大规模长时储能领域极具竞争优势,石墨毡(GFs)电极作为电化学反应发生的场所,是决定VRFBs性能和循环寿命的关键材料。分别以KOH和ZnCl_(2)作为活化剂对GFs进行活化处理,提高了GFs比表面积并产生丰富的孔隙结构,同时引入含氧官能团并改善GFs的亲水性,最终提高了电极的电化学活性。4%(质量分数)KOH活化后的GFs(KGF-4)具有丰富的孔隙结构和较高的含氧官能团含量,为钒氧化还原反应提供更多的反应面积和丰富的活性位点,具有最佳电化学活性;KGF-4电极组装的VRFBs在100 mA/cm^(2)电流密度下运行的能量效率(energy efficiency,EE)为80.23%,高于GFs(70.5%)和4%(质量分数)ZnCl_(2)活化后的GFs(76.98%)。这为兼具良好亲水性、高EE的VRFBs用GFs的活化设计提供了可行思路。 展开更多
关键词 全钒液流电池 石墨毡 活化 电池性能
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计及SOH的全钒液流电池并联控制策略
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作者 张红 李金中 +1 位作者 李鑫 张媛 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第6期2442-2450,共9页
传统下垂控制策略忽略了储能系统的健康状态(state of health,SOH),无法保证SOH的均衡,甚至可能加剧SOH的差异。为了确保直流微电网的稳定运行并维持储能系统内部的功率平衡,需要结合储能模块的健康状态(SOH),制定并联储能系统的控制策... 传统下垂控制策略忽略了储能系统的健康状态(state of health,SOH),无法保证SOH的均衡,甚至可能加剧SOH的差异。为了确保直流微电网的稳定运行并维持储能系统内部的功率平衡,需要结合储能模块的健康状态(SOH),制定并联储能系统的控制策略。本工作在现有下垂控制策略基础上提出了一种计及SOH的改进下垂法作为并联储能系统控制策略,并且引入了二次补偿环节减少母线压降,建立了改进下垂控制模型,探究了采用二次补偿环节维持系统电压稳定方面的有效性和幂指数n对功率平衡速度的影响,通过MATLAB/Simulink仿真证明了该策略在全钒液流电池并联储能系统中的有效性,为提升直流微网储能系统管理的准确性和效率提供了有效途径。 展开更多
关键词 全钒液流电池 下垂控制 SOH 并联控制
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全钒液流电池电解液容量衰减及草酸恢复研究
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作者 叶涛 王怡君 +1 位作者 唐子龙 潘国梁 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第3期1177-1186,共10页
全钒液流电池因其易于规模化、环境友好和高安全性等优势,被视为一种适合大规模商业化应用的储能技术。然而,长期循环使用中出现的容量衰减问题限制了其在储能领域的广泛应用。本文通过深入分析电池循环前后的电化学特性变化曲线,并结... 全钒液流电池因其易于规模化、环境友好和高安全性等优势,被视为一种适合大规模商业化应用的储能技术。然而,长期循环使用中出现的容量衰减问题限制了其在储能领域的广泛应用。本文通过深入分析电池循环前后的电化学特性变化曲线,并结合高锰酸钾滴定的结果,确定了电池容量衰减的主要因素,即电解液失衡和电极退化导致的负极活性物质减少和极化加剧。此外,采用草酸还原的方法将电解液的放电比容量恢复至初始的92.7%,并通过互换正负电极缓解了电池的极化加剧,证实了通过电极交换可以有效恢复并稳定电极的电化学活性。最后,采用恒压充电的方法解决了草酸残留问题,并制定了一种草酸恢复电解液的工艺路线,成功将已用电解液的平均价态从3.580价恢复至3.508价。该研究全面分析了全钒液流电池容量衰减的深层次原因,为电解液的恢复发挥了重要的指导作用,同时针对草酸恢复过程中的残留问题提出了简便有效的技术解决方案,为电解液的恢复和再利用提供了新的可能性。 展开更多
关键词 全钒液流电池 电解液恢复 草酸还原 化学滴定
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星形交联剂交联的磺化聚苯并咪唑膜的制备及其在全钒液流电池中的应用 被引量:1
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作者 史小虎 黄怡馨 +1 位作者 邹涛 袁依婷 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第4期1377-1385,共9页
制备全钒液流电池是一种实现长时储能的重要途径,其具有功率密度高、本征安全以及容量和能量可解耦的优点。但是,目前商用的全钒液流电池,仍然存在能量效率低和循环稳定性差的问题,这主要是由常用的Nafion膜材料离子选择性差所导致的。... 制备全钒液流电池是一种实现长时储能的重要途径,其具有功率密度高、本征安全以及容量和能量可解耦的优点。但是,目前商用的全钒液流电池,仍然存在能量效率低和循环稳定性差的问题,这主要是由常用的Nafion膜材料离子选择性差所导致的。本工作通过合成星形交联剂成功制备了一种交联的磺化聚苯并咪唑微孔质子交换膜(tbt-SP-110)。在磺化聚苯并咪唑膜中引入星形交联剂,构建了离子传输通道。此通道不仅起到了加速质子传导的作用,同时可以容纳水分子限制膜材料的溶胀,结合聚苯并咪唑本征高离子选择性,实现了质子的快速选择性传输。得益于膜材料优异的性能,在250 mA/cm^(2)电流密度条件下,库仑效率和能量效率分别能达到99.45%和79.06%。在200 mA/cm^(2)电流密度条件下,循环100圈后容量保持率可以达到72%,展现了其应用于高性能全钒液流电池的潜力。 展开更多
关键词 星形交联剂 聚苯并咪唑微孔膜 低面电阻 高离子选择性 全钒液流电池
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全钒液流电池多孔电极受压后性能变化的数值模拟
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作者 王庆泰 张赛 王杰敏 《高校化学工程学报》 北大核心 2025年第2期322-332,共11页
全钒液流电池在组装的过程中多孔电极会产生压缩,使得部分电极侵入流道进而影响电池性能。考虑到多孔电极和电解液热物理性质之间的差异,建立了全钒液流电池非均匀压缩多孔电极三维非等温热分析模型。分析了不同压缩比对电极非均匀压缩... 全钒液流电池在组装的过程中多孔电极会产生压缩,使得部分电极侵入流道进而影响电池性能。考虑到多孔电极和电解液热物理性质之间的差异,建立了全钒液流电池非均匀压缩多孔电极三维非等温热分析模型。分析了不同压缩比对电极非均匀压缩多孔电极内部反应物质浓度分布、温度分布、反应热特性、过电位分布和电池平均功率的影响。结果表明:压缩比增大时,电极非均匀压缩多孔电极内部反应物质浓度分布均匀性增大,电极内部整体温度上升,边缘区域温度存在极值现象,负极处欧姆热、极化热和电化学热会先减少再增加,电池的平均功率峰值下降,正极处过电位上升。 展开更多
关键词 全钒液流电池 多孔电极非均匀压缩 非等温 数值模拟
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全钒液流电池用纤维素纳米晶掺杂混合基质膜
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作者 刘鑫 郑皓仁 +3 位作者 陈强 丁静怡 黄康 徐至 《化工学报》 北大核心 2025年第5期2294-2303,共10页
设计了用于全钒液流电池的纤维素纳米晶(CNC)掺杂的磺化聚醚醚酮(SPEEK)混合基质膜,CNC表面大量的羟基和磺酸基团使其具有良好的亲水性,这些基团的存在也能改善填料和聚合物之间的界面相容性。此外,CNC的高结晶度和高纵横比确保了膜在... 设计了用于全钒液流电池的纤维素纳米晶(CNC)掺杂的磺化聚醚醚酮(SPEEK)混合基质膜,CNC表面大量的羟基和磺酸基团使其具有良好的亲水性,这些基团的存在也能改善填料和聚合物之间的界面相容性。此外,CNC的高结晶度和高纵横比确保了膜在强酸性和强氧化性条件下高的稳定性以及良好的活性离子阻隔能力。同时其表面丰富的—OH基团与水分子以及SPEEK中丰富的—SO_(3)H基团构建了高度互连的亲水离子纳米团簇,实现高达0.073 S·cm^(-1)的质子传导率。使用其组装的电池在120 mA·cm^(-2)的电流密度下电压效率(VE)可达88.7%,远远超过SPEEK膜(78.3%),表明SPEEK/CNC膜在全钒液流电池中具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 全钒液流电池 混合基质膜 纤维素纳米晶
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全钒液流电池碳毡电极的热处理活化研究
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作者 王泓 张开悦 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第2期488-496,共9页
钒电池是发展低碳电力系统急需的长时储能技术,开发高功率电堆是推进钒电池规模应用的重要途径。电极,作为钒电池功率单元的关键材料,是实现高功率电池技术的核心。为了改善现有碳毡电极的电化学性能,本工作设计了两种热处理活化策略,... 钒电池是发展低碳电力系统急需的长时储能技术,开发高功率电堆是推进钒电池规模应用的重要途径。电极,作为钒电池功率单元的关键材料,是实现高功率电池技术的核心。为了改善现有碳毡电极的电化学性能,本工作设计了两种热处理活化策略,即低温长时处理和高温短时处理。在空气气氛下,通过调节处理温度和时间对原始碳毡进行活化改性。利用扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、接触角测试、循环伏安、交流阻抗及单电池充放电测试研究了活化电极的物理化学及电化学性能。结果表明:低温长时处理能够可控地增加碳毡纤维粗糙度,且对石墨结构影响较小,保证碳毡的力学性能。经450℃热处理6 h后的活化碳毡对VO^(2+)/VO_(2)^(+)和V^(2+)/V^(3+)反应表现出最佳的电化学活性,BET比表面积增加至1.75 m^(2)/g,表面含氧官能团含量增加至10.38%(原子百分比),引入的极性基团极大改善了电极的亲液性。将活化后的碳毡组装到单电池中,电池在300 mA/cm^(2)电流密度下可实现77.8%能量效率,远高于原始碳毡。本工作为现有商用碳毡电极的活化改性提供了实用化指导思路,对高功率钒电池开发具有重要实际意义。 展开更多
关键词 全钒液流电池 电极 碳毡 热处理 活化
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全钒液流电池容量衰减与抑制技术研究进展
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作者 段永龙 滑夏 +3 位作者 韩子娇 谢冰 胡姝博 李爱魁 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第6期2540-2554,共15页
全钒液流电池具有寿命长、安全性高、能量控制管理简单、功率和容量完全解耦等优点,适用于新型电力系统中新能源发电波动平滑、削峰填谷、稳压调频等应用场景,近年来已经开始规模化推广应用。由于隔膜等关键材料特性、电堆及管道系统结... 全钒液流电池具有寿命长、安全性高、能量控制管理简单、功率和容量完全解耦等优点,适用于新型电力系统中新能源发电波动平滑、削峰填谷、稳压调频等应用场景,近年来已经开始规模化推广应用。由于隔膜等关键材料特性、电堆及管道系统结构、电解液成分等全钒液流电池的固有特点,其运行过程中存在容量衰减问题,为保障全钒液流电池寿命,提高能量效率,减少正负极离子浓度及价态再平衡等运维频次,国内外对全钒液流电池容量衰减抑制进行了大量研究。本文从容量衰减机理和抑制方法角度分析了全钒液流电池容量衰减影响因素,总结了不同应用工况下水和钒离子的迁移、自放电和析气副反应、温度与浓度等对容量衰减影响的研究现状,阐明了容量衰减机理。重点分析了隔膜、电解液相关材料应用工况对容量衰减抑制的影响规律,以及基于流量、充放电制度、活性物质浓度调整等参数的容量衰减抑制技术,展望了基于应用工况的全钒液流电池容量衰减抑制新兴技术,为全钒液流电池运行中的电解液容量保持提供指导依据。 展开更多
关键词 全钒液流电池 容量衰减 抑制技术 工况
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全钒液流电池储能系统性能及其影响因素分析
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作者 林友斌 陈蒙蒙 杨霖霖 《电源技术》 北大核心 2025年第6期1279-1285,共7页
对影响全钒液流电池储能系统效率的因素进行了全面分析,提出了液流电池能流表和能流图。以4 MW/20 MWh储能系统为例,探究了液流电池储能系统内电能的传输路径以及各个环节所产生的能量损失情况,进而明确了在不同边界条件下的效率量化定... 对影响全钒液流电池储能系统效率的因素进行了全面分析,提出了液流电池能流表和能流图。以4 MW/20 MWh储能系统为例,探究了液流电池储能系统内电能的传输路径以及各个环节所产生的能量损失情况,进而明确了在不同边界条件下的效率量化定义,为系统性能评估提供了更为精准的依据。此外,分析了液流电池综合效率的影响因素及相互关联关系,并对其未来发展方向进行了思考和展望。 展开更多
关键词 全钒液流电池 储能系统效率 能流表 能流图
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全钒液流电池的电极结构研究进展
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作者 李跃林 刘祉妤 +5 位作者 郭森 刘晓君 张蓬亮 王程程 梁原 王锐 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第2期601-612,共12页
全钒液流电池(VRFB)作为一种极具前途的大规模储能技术,提高电池功率密度和运行效率是降低液流电池成本的有效途径之一。电极是实现电能与化学能相互转换的核心场所,电极材料的结构特性和表面性质直接影响电化学反应速率、电池内阻和电... 全钒液流电池(VRFB)作为一种极具前途的大规模储能技术,提高电池功率密度和运行效率是降低液流电池成本的有效途径之一。电极是实现电能与化学能相互转换的核心场所,电极材料的结构特性和表面性质直接影响电化学反应速率、电池内阻和电解液传输过程,从而影响电池性能。通过开发宏观、微观有序的电极结构,达到电极传输性能和电化学性能协同提升的目的。本文全面综述了对电极从宏观到微观层面上的结构设计及在全钒液流电池中的研究进展。在宏观尺度上,总结分析了电极压缩比、电极流场结构、电极几何形状等结构参数对电池性能的影响;在微观尺度上,通过物理和化学方法构建了多级孔分布的单层电极结构和具有梯度分布的多层电极结构,可以增大电极比表面积,促进电化学反应,同时改善电解液在电极表面的扩散。最后,对电极结构设计存在的问题及下一步研发方向进行了展望。 展开更多
关键词 全钒液流电池 电极 结构设计
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全钒液流电池建模及SOC在线估计研究进展 被引量:2
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作者 张爱芳 魏邦达 +8 位作者 李卓昊 杨洋 杨添强 姚俊 张杰 刘飞 李浩秒 王康丽 蒋凯 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1036-1049,共14页
全钒液流电池(VRFB)具有高安全、长寿命的优势,在大规模电力储能领域中具有广阔的应用前景。高精度的电池模型及准确的电池荷电状态(SOC)估计是全钒液流电池实际应用的重要技术基础,也是其规模应用面临的主要挑战。本文对全钒液流电池... 全钒液流电池(VRFB)具有高安全、长寿命的优势,在大规模电力储能领域中具有广阔的应用前景。高精度的电池模型及准确的电池荷电状态(SOC)估计是全钒液流电池实际应用的重要技术基础,也是其规模应用面临的主要挑战。本文对全钒液流电池仿真模型、模型参数辨识、SOC监测与在线估计,以及全钒液流电池特有的SOC估计影响因素进行综述。首先介绍了电化学模型和等效电路模型2类仿真模型,分析比较了几种用于VRFB的等效电路模型的原理及优缺点。重点综述了全钒液流电池荷电状态监测方法,包括:安时积分法、开路电压法、电位滴定法、电导率法和光学分析法,以及更具工程应用前景的荷电状态在线估计方法。总结了全钒液流电池模型参数离线与在线辨识技术,介绍了基于滤波算法与数据驱动算法的荷电状态在线估计方法。在全钒液流电池SOC估计特异性影响因素方面,讨论了包括钒离子的跨膜迁移、负极氧化副反应、负极析氢反应和温度对参数辨识与荷电状态估计的影响规律,总结展望了全钒液流电池建模及SOC在线估计面临的问题及未来研究方向。 展开更多
关键词 全钒液流电池 仿真模型 模型参数辨识 荷电状态 在线估算
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全钒液流电池离子导电膜的选择性 被引量:1
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作者 张巍 宋权斌 +8 位作者 周运河 董梦瑶 李婕 伍乔 付业昊 梁垚城 尹艳山 成珊 宋健 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4859-4870,共12页
全钒液流电池(VFB)具有功率大、容量大、效率高、安全性能高的特点,近年来在储能应用方面受到广泛关注。离子导电膜作为VFB的关键组件,存在严重的钒离子交叉污染问题,易造成电池容量损失,降低电池使用寿命,因此深入了解VFB离子导电膜的... 全钒液流电池(VFB)具有功率大、容量大、效率高、安全性能高的特点,近年来在储能应用方面受到广泛关注。离子导电膜作为VFB的关键组件,存在严重的钒离子交叉污染问题,易造成电池容量损失,降低电池使用寿命,因此深入了解VFB离子导电膜的选择性和质子传导对电池性能具有重要意义。本文综述了VFB中阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性离子交换膜以及多孔膜等的研究进展,分析了离子导电膜上钒离子的渗透和质子的传输,重点总结了离子导电膜的改性、超薄复合膜设计、膜内微观结构优化及离子基团功能化对提高离子导电膜选择性和电导率的影响,较为全面地阐述了当前VFB离子导电膜选择性和电导率之间的平衡问题,为开发高性能、低成本、长寿命的离子导电膜,促进其商业化发展提供了参考依据,并展望了基于质子传导机制的氢键网络结构、多孔导电膜、低成本的超薄复合膜以及利用分子动力学模拟离子跨膜来提高VFB离子导电膜选择性的研究方向。 展开更多
关键词 全钒液流电池 离子交换膜 多孔膜 离子选择性 渗透率
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全钒液流电池用磺化聚芴醚酮质子交换膜的制备及性能 被引量:1
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作者 叶洲麟 熊雷 +1 位作者 林起浪 陈栋阳 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期348-357,380,共11页
首先,将9,9-二(3,5-二甲基-4-羟基苯基)芴(DMBHF)、9,9-双(4-羟苯基)芴(BHF)和4,4’-二氟二苯甲酮(DFB)在高温下缩聚,得到聚芴醚酮(PFEK-x)(x=30、40、50,x为DMBHF含量,以DFB的物质的量计,下同);接着,利用溴代反应将PFEK-x的甲基功能化... 首先,将9,9-二(3,5-二甲基-4-羟基苯基)芴(DMBHF)、9,9-双(4-羟苯基)芴(BHF)和4,4’-二氟二苯甲酮(DFB)在高温下缩聚,得到聚芴醚酮(PFEK-x)(x=30、40、50,x为DMBHF含量,以DFB的物质的量计,下同);接着,利用溴代反应将PFEK-x的甲基功能化为溴甲基;然后,通过4-羟基苯磺酸钠的SN2亲核取代制得具有不同离子交换容量的磺化聚芴醚酮(SPFEK-x);最后,通过溶液浇铸法成膜并酸化,制得新型低成本质子交换膜(PEMs)。采用^(1)HNMR、FTIR、TGA对其进行了表征,并对其性能进行了测试。结果表明,SPFEK-40膜具有较高的质子传导率及离子选择性、较低的钒离子渗透率及面电阻,综合性能优异。以SPFEK-40膜组装的全钒液流电池(VRFB)在电流密度为80 m A/cm^(2)时的能量效率为88.2%,高于以Nafion 212膜组装的VRFB的84.8%。此外,以SPFEK-40膜组装的VRFB在30次循环后放电容量保持率为84.3%,远高于以Nafion 212膜组装的VRFB(66.1%)。该合成路线的原料来源广泛,价格低廉,不涉及危险的磺化反应,易于工业放大。制得的SPFEK-x均具有良好的机械性能和氧化稳定性。 展开更多
关键词 全钒液流电池 质子交换膜 聚芴醚酮 质子传导率 能量效率 功能材料
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全钒液流电池双极板材料研究进展 被引量:4
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作者 戴纹硕 郭骞远 +2 位作者 陈向南 张华民 马相坤 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1310-1325,共16页
全钒液流电池是目前技术成熟度最高的一种液流电池,作为大规模长时储能的首选技术之一,可以实现可再生能源平滑输出,为高比例可再生能源并网应用提供保障。其中,双极板是全钒液流电池的关键部件之一。本文从三种全钒液流电池双极板材料... 全钒液流电池是目前技术成熟度最高的一种液流电池,作为大规模长时储能的首选技术之一,可以实现可再生能源平滑输出,为高比例可再生能源并网应用提供保障。其中,双极板是全钒液流电池的关键部件之一。本文从三种全钒液流电池双极板材料耐腐蚀性、导电性、力学性能及电池特性等角度,首先综述了金属、石墨以及碳塑复合双极板材料的优缺点及其最新研究进展,并根据加工工艺和制造成本两方面,展望了三种双极板材料在全钒液流电池领域的应用前景。然后,结合新型液流电池双极板的结构优化研究,从双极板平板结构扩展到双极板流道和电极-双极板一体化结构,分析介绍了不同新型双极板流道结构设计在不同试验条件下的适用性,并从制备工艺和电池性能等方面分析了电极-双极板一体化结构在全钒液流电池领域中的应用前景。最后,针对全钒液流电池双极板的研究现状,总结展望了相应双极板材料及新型双极板结构设计的技术突破要点,为全钒液流电池双极板的未来发展提供了参考和依据。 展开更多
关键词 全钒液流电池 双极板 碳塑复合双极板 双极板流道结构
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全钒液流电池在储能领域的应用与展望 被引量:5
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作者 李振鹏 颜东梅 +1 位作者 李军 黄福川 《电池》 CAS 北大核心 2024年第3期422-426,共5页
随着可再生能源发电量的迅速提高,快速增长的储能需求使全钒氧化还原液流电池逐渐成为行业的热点之一。虽然全钒液流电池存在能量效率低、成本高等问题,但是在储能领域应用前景广阔。从全钒液流电池的主要运行特点出发,分析和综述全钒... 随着可再生能源发电量的迅速提高,快速增长的储能需求使全钒氧化还原液流电池逐渐成为行业的热点之一。虽然全钒液流电池存在能量效率低、成本高等问题,但是在储能领域应用前景广阔。从全钒液流电池的主要运行特点出发,分析和综述全钒液流电池运行中主要性能损失、经济性和环保性的研究现状,介绍全钒液流电池的应用现状及未来展望,为后续的工程应用研究决策提供参考。 展开更多
关键词 全钒氧化还原液流电池(全钒液流电池) 储能 能量效率 经济性分析
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杂原子掺杂电极用于全钒液流电池中的研究进展 被引量:2
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作者 徐冉 王宝冬 +3 位作者 王绍亮 张琦 张磊 冯子洋 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1849-1860,共12页
液流电池因其本质安全、超长寿命等特性,是大规模储能的关键技术之一。电极材料作为全钒液流电池的核心部件,其与电解液的界面特性会对液流电池的性能产生重要影响。通过电极表面改性处理方法能够实现其在高电流密度下的电化学活性提升... 液流电池因其本质安全、超长寿命等特性,是大规模储能的关键技术之一。电极材料作为全钒液流电池的核心部件,其与电解液的界面特性会对液流电池的性能产生重要影响。通过电极表面改性处理方法能够实现其在高电流密度下的电化学活性提升,而电极表面杂原子掺杂技术是目前的研究热点。本文归纳了以石墨毡为基体的杂原子掺杂机理及其研究进展,着重介绍了碳骨架的原位掺杂和电极表面的杂原子催化剂两种掺杂策略,并总结了两种掺杂策略的掺杂类型和性能差异。其中,依据杂原子的电负性和原子尺寸,阐述了电极材料原位掺杂的机理,讨论了杂原子对碳纤维电子结构的影响方式;根据碳基材料催化剂的种类,介绍了多孔炭材料、碳纳米管和石墨烯三种碳基催化剂的杂原子掺杂对电极材料电化学性能的影响规律。综合分析表明,通过电极表面的原子掺杂不仅可以增加电极反应的活性位点,促进活性离子的迁移,还可以改善其亲水性,增大电极与电解液接触的有效面积。基于此,提出了采用调控电极表面电荷分布、官能团种类、构建缺陷位点等方法有效增强电极材料的稳定性和电化学性能,并有望在实现高电流密度下电化学活性提高的同时获得较高的电导率。 展开更多
关键词 全钒液流电池 电极 原子掺杂 杂原子催化
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全钒液流电池多孔电极非均匀压缩的数值模拟
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作者 王庆泰 张赛 王杰敏 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2940-2949,共10页
电极压缩会导致全钒液流电池的多孔电极侵入流道影响电池性能。本文建立了蛇形流道多孔电极非均匀压缩的三维稳态模型,对比研究了多孔电极非均匀压缩和多孔电极矩形压缩的内部压降、电解质流速和过电位分布的不同,发现多孔电极非均匀压... 电极压缩会导致全钒液流电池的多孔电极侵入流道影响电池性能。本文建立了蛇形流道多孔电极非均匀压缩的三维稳态模型,对比研究了多孔电极非均匀压缩和多孔电极矩形压缩的内部压降、电解质流速和过电位分布的不同,发现多孔电极非均匀压缩与实际情况符合程度高。分析了不同压缩比对电极非均匀压缩多孔电极内部压降、电解质速度、反应物质浓度分布、电解质电位、过电位、局部电流密度和浓差过电位的影响。结果表明:在压缩比增大的情况下,电极非均匀压缩多孔电极内部压降和速度增大程度高于电极矩形压缩,电极非均匀压缩侵入部分与流道接触区域处过电位高于电极矩形压缩。电极非均匀压缩多孔电极内部反应物质浓度分布均匀性增大,电解质电位和过电位降低,阴极区域局部电流密度和浓差过电位上升。 展开更多
关键词 全钒液流电池 电解液 多孔电极非均匀压缩模型 数值模拟
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旁路电流对全钒液流电池库伦效率的影响
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作者 侯谋 郑涛 +2 位作者 贾泽峰 李俊伟 仇坤 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期57-67,共11页
为提高全钒液流电池(VRB)系统中电池的性能和效率,根据VRB的组成及原理,建立了包括电化学、流体力学、温度、旁路电流、钒电池多堆等效损耗电路模型,并探究全钒液流电池管道系统中的泵送损耗与旁路电流对钒电池的影响。通过建立泵送损... 为提高全钒液流电池(VRB)系统中电池的性能和效率,根据VRB的组成及原理,建立了包括电化学、流体力学、温度、旁路电流、钒电池多堆等效损耗电路模型,并探究全钒液流电池管道系统中的泵送损耗与旁路电流对钒电池的影响。通过建立泵送损耗和泵损电流之间关系、旁路电流模型、多堆串联的钒电池等效电路模型,将各模型“化零为整”,阐述了计及动态响应的钒电池的内核机理。详细探讨了VRB建模中涉及的关键因素,包括泵送损耗、旁路电流,并分析了电池性能和效率的影响因素。研究表明,管道的长度与横截面积等参数影响着管路电阻,较长的主管与支管会减小旁路电流,但会增大泵损电流;较长和较粗的管道有利于同时减小旁路电流和泵送损耗,提高了电池的能量效率,这为厂家管路设计提供了思路。 展开更多
关键词 全钒液流电池 旁路电流 泵送损耗 多堆建模 能量效率
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