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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
1
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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有机/无机复合添加剂对钒液流电池正极电解液的影响
2
作者 刘彦峰 陈凤英 +3 位作者 左恒 李晓龙 黄刚 宋月红 《电源技术》 北大核心 2025年第2期438-442,共5页
选用硫酸铁铵、乙醇、乙二醇、丙三醇为添加剂,分别添加到钒液流电池电解液中,考察添加剂对电解液粘度、紫外可见光谱和循环伏安特性的影响。根据循环伏安测试的结果,选取硫酸铁铵为无机添加剂、丙三醇为有机添加剂,组成复合添加剂,通... 选用硫酸铁铵、乙醇、乙二醇、丙三醇为添加剂,分别添加到钒液流电池电解液中,考察添加剂对电解液粘度、紫外可见光谱和循环伏安特性的影响。根据循环伏安测试的结果,选取硫酸铁铵为无机添加剂、丙三醇为有机添加剂,组成复合添加剂,通过循环伏安法和交流阻抗法研究复合添加剂对电解液电化学过程的影响,测试了复合添加剂存在下,电极反应的动力学性能。结果表明虽然添加剂会使电解液的粘度有所增加,但是不会改变电解液中钒离子的价态和浓度,可以改善电极反应的活性和可逆性,尤其是复合添加剂的效果最为显著。 展开更多
关键词 钒液流电池 添加剂 电化学活性
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有机液流电池的研究进展及在能源领域的应用前景 被引量：2
3
作者 祝东红 宋浩宇 +2 位作者 郭学锋 董天雷 高若梅 《石油炼制与化工》 CAS 北大核心 2025年第1期11-23,共13页
随着全球对清洁能源的需求日益增长,能源存储技术成为实现可再生能源广泛应用的关键。有机液流电池(ORFB)作为一种新兴的能源存储解决方案,因其独特的安全性和环境友好性而受到关注。与传统的锂离子电池相比,ORFB使用水系电解液,不仅避... 随着全球对清洁能源的需求日益增长,能源存储技术成为实现可再生能源广泛应用的关键。有机液流电池(ORFB)作为一种新兴的能源存储解决方案,因其独特的安全性和环境友好性而受到关注。与传统的锂离子电池相比,ORFB使用水系电解液,不仅避免了有害物质的产生,而且显著降低了对人体健康的风险。全面概述了ORFB技术的基本原理、关键组件、最新研究进展和应用潜力。通过对ORFB技术的深入分析,展示了其在能源转型和促进可持续发展方面的重要作用。通过综述当前的研究动态,揭示了ORFB技术发展的趋势和前景,为未来能源存储技术的发展方向提供了指导。 展开更多
关键词 有机液流电池 储能 蒽醌 紫精 二茂铁 离子交换膜
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全钒液流电池电解液容量衰减及草酸恢复研究 被引量：1
4
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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锌基液流电池电解液的体积性质 被引量：1
5
作者 秦野 王晶 +3 位作者 赵海东 刘畅 张开悦 刘建国 《电池》 北大核心 2025年第1期37-43,共7页
体积性质作为电解液重要热力学性质之一,是研究溶液中离子间相互作用关系的重要指标。当温度为283.15~318.15 K时,测量质量摩尔浓度为0.3~2.4 mol/kg硫酸锌(ZnSO4)溶液的密度,进而计算得到ZnSO4溶液的热膨胀系数(α)、表观摩尔体积(φV_... 体积性质作为电解液重要热力学性质之一,是研究溶液中离子间相互作用关系的重要指标。当温度为283.15~318.15 K时,测量质量摩尔浓度为0.3~2.4 mol/kg硫酸锌(ZnSO4)溶液的密度,进而计算得到ZnSO4溶液的热膨胀系数(α)、表观摩尔体积(φV_(B))、表观摩尔膨胀率(φ_(E))和偏摩尔体积(VB)等热力学参数,并讨论离子间的相互作用关系。通过实验值,对Pitzer电解质溶液体积模型进行修正,得到ZnSO4溶液的Pitzer体积参数β_(MX)^((0)V)、β_(MX)^((1)V)和C_(MX)^(V),建立高精度的体积预测方程。该方程的预测值和实验值的相关系数高达0.9930。 展开更多
关键词 电解液 体积性质 PITZER模型 硫酸锌(ZnSO_(4)) 离子作用 锌基液流电池
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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
6
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 膜 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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高分散COF基离子传导膜提高全钒液流电池性能
7
作者 房庭旭 逄博 +3 位作者 崔福军 姜晓滨 吴雪梅 贺高红 《膜科学与技术》 北大核心 2025年第4期95-103,112,共10页
提出一种单体与聚合物溶液先浇铸成前驱体膜,而后溶剂热原位生长的高分散COF复合膜制备方法。硫酸酯化聚苯并咪唑(PBIOSO 3H)与磺酸氨单体间具有强氢键相互作用,可在膜中均匀分散单体并原位限域生长磺酸共价有机框架(SCOF),解决了COFs... 提出一种单体与聚合物溶液先浇铸成前驱体膜,而后溶剂热原位生长的高分散COF复合膜制备方法。硫酸酯化聚苯并咪唑(PBIOSO 3H)与磺酸氨单体间具有强氢键相互作用,可在膜中均匀分散单体并原位限域生长磺酸共价有机框架(SCOF),解决了COFs掺杂膜易团聚的问题。硫酸酯化聚苯并咪唑膜中引入SCOF后,质子传导率提高了89.7%,面电阻降低了48.6%,氢钒离子选择性提高了1.5倍。其全钒液流电池在电流密度200 mA/cm^(2)下,能量效率达到79.5%,远高于商业化的Nafion212膜(69.9%),表明本文提出的单体浇铸原位生长制备高分散COF基离子传导膜的方法可以有效提高全钒液流电池性能。 展开更多
关键词 质子交换膜 全钒液流电池 共价有机框架 高分散
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全钒液流电池用活化石墨毡制备及性能研究
8
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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基于功率自适应的全钒液流电池储能系统充放电控制策略
9
作者 张红 邱亚 +3 位作者 李金中 谢毓广 许可 李鑫 《高压电器》 北大核心 2025年第11期175-186,共12页
针对全钒液流电池(VFB)储能系统在传统恒功率充放电控制下存在的初始电流冲击大和能量利用率低等问题,文中提出一种基于功率自适应的充放电控制策略。该策略通过自适应功率调节机制,动态优化充放电功率轨迹:在充放电初期有效抑制电流冲... 针对全钒液流电池(VFB)储能系统在传统恒功率充放电控制下存在的初始电流冲击大和能量利用率低等问题,文中提出一种基于功率自适应的充放电控制策略。该策略通过自适应功率调节机制,动态优化充放电功率轨迹:在充放电初期有效抑制电流冲击,延长电池寿命;在末期则动态调节功率变化速率,使端电压逼近截止电压,拓宽荷电状态(SOC)可用区间,实现深度充放电,避免因触及电压限制而降低利用率。为全面反映电池运行特性,建立了涵盖电气、电化学、流体力学及温度场的VFB多物理场耦合模型,并给出了功率自适应控制策略的控制框图和算法。仿真分析表明,与传统恒功率控制相比,自适应策略将充放电初始冲击电流分别控制在269.2、-286.7 A;充电终止SOC达到88.0%,放电终止SOC降至1.1%;库伦效率从84.89%提升至89.96%。该自适应策略显著改善了系统安全性和容量利用率,具备良好的工程应用前景。 展开更多
关键词 全钒液流电池 储能系统 功率自适应 充放电控制 多场耦合模型
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计及SOH的全钒液流电池并联控制策略
10
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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聚苯胺复合离子膜及液流电池性能研究
11
作者 李雅倩 王权 +3 位作者 张可欣 刘巧鸿 宋芃 安全福 《膜科学与技术》 北大核心 2025年第2期1-11,共11页
铁-铬氧化还原液流电池(ICRFB)相对成本较低,在大规模储能领域中具有较好的应用前景。其中,质子交换膜作为铁-铬氧化还原液流电池的重要组件,对电池储能效率具有较大影响,因此开发新型高性能质子交换膜材料至关重要。本研究通过在Nafio... 铁-铬氧化还原液流电池(ICRFB)相对成本较低,在大规模储能领域中具有较好的应用前景。其中,质子交换膜作为铁-铬氧化还原液流电池的重要组件,对电池储能效率具有较大影响,因此开发新型高性能质子交换膜材料至关重要。本研究通过在Nafion膜中掺杂聚苯胺纳米管(PANI),成功制备了一系列不同掺杂量的聚苯胺复合离子膜。PANI纳米管的引入提高了膜的保水率和尺寸稳定性,并增强了质子传导性能。实验结果表明,Nafion/PANI-0.5膜在80℃下的质子电导率达到223.4×10^(-2)S/cm。采用该膜的ICRFB单电池在电流密度为100 mA/cm^(2)时,库仑效率(CE)和能量效率(EE)均优于Nafion膜,分别达到97.9%和87.2%。本研究制备的Nafion/PANI-0.5膜在ICRFB中的应用中展现出良好的性能,为提升液流电池储能系统的整体效能提供了新的思路。 展开更多
关键词 铁铬液流电池 聚苯胺纳米管 质子交换膜 质子传导率
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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
12
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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全钒液流电池的电极结构研究进展 被引量：1
13
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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钒液流电池用双侧链阴离子交换膜的制备与性能
14
作者 刘阿满 张晓静 +3 位作者 陈可欣 李坚 任强 汪称意 《精细化工》 北大核心 2025年第7期1516-1523,共8页
采用1-(6-溴己基)-1-甲基哌啶离子盐(Br-6-Pip)和1-溴十八烷对聚(联苯哌啶)(PBP)共接枝,制备了一系列同时含有长疏水侧链(十八烷基接枝度30%)和柔性亲水侧链[烷基哌啶接枝度(x)]的阴离子交换膜(x Pip-30%18PBP膜)。通过^(1)HNMR、SEM、... 采用1-(6-溴己基)-1-甲基哌啶离子盐(Br-6-Pip)和1-溴十八烷对聚(联苯哌啶)(PBP)共接枝,制备了一系列同时含有长疏水侧链(十八烷基接枝度30%)和柔性亲水侧链[烷基哌啶接枝度(x)]的阴离子交换膜(x Pip-30%18PBP膜)。通过^(1)HNMR、SEM、TEM对其进行了表征,利用物性测定和TGA、力学性能、离子传导率、钒离子渗透率测试,考察了烷基哌啶接枝度对x Pip-30%18PBP膜性能的影响。结果表明,x Pip-30%18PBP膜具有良好的微相分离结构,随着烷基哌啶接枝度从40%增至70%,膜内微相分离结构显著提高,x Pip-30%18PBP膜的理论离子交换容量从2.26 mmol/g提升至2.88 mmol/g;20℃下,吸水率从53.8%提高到82.6%,溶胀率从9.9%提高至23.4%;离子传导率从28.9 mS/cm增至41.9 mS/cm,膜面电阻从0.76Ω·cm^(2)降至0.39Ω·cm^(2);拉伸强度从9.6 MPa逐渐降至5.7 MPa,而断裂伸长率从19.8%逐渐提高到35.5%;钒离子渗透率为1.32×10^(–6)~2.16×10^(–6)cm^(2)/min。60%Pip-30%18PBP膜具有最佳的综合性能,将其组装钒液流单电池。在电流密度40 mA/cm^(2)下,该电池的能量效率高达80.0%;在电流密度100 mA/cm^(2)的充放电循环200次测试中,库仑效率维持在91%~92%,而能量效率仅下降了4.2%。 展开更多
关键词 阴离子交换膜 超强酸催化 柔性哌啶阳离子 长疏水侧链 微相分离 钒液流电池 功能材料
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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
15
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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一种水系液流电池用聚苯并咪唑共混膜的设计
16
作者 曹海燕 王昭琪 +4 位作者 高嘉明 谢烜煜 张林娟 王建强 周明东 《膜科学与技术》 北大核心 2025年第4期143-151,共9页
以具有刚性结构的聚苯并咪唑(PBI)为基体,通过物理共混法将醋酸纤维素(CA)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)添加至基体中,制备了不同CA/PVP(CP)含量的新型PBI基共混膜。结果表明,以PVP作为造孔剂,提高了膜的孔隙率,而CA的加入会降低膜的溶胀率并... 以具有刚性结构的聚苯并咪唑(PBI)为基体,通过物理共混法将醋酸纤维素(CA)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)添加至基体中,制备了不同CA/PVP(CP)含量的新型PBI基共混膜。结果表明,以PVP作为造孔剂,提高了膜的孔隙率,而CA的加入会降低膜的溶胀率并增强膜的机械性能。综合分析不同CP添加比例的膜的相关性能(如机械性能、吸水溶胀率、面电阻和离子电导率等),CP添加比例为2.5%的PBI共混膜在化学性能上最为优异,综合性能具备一定的优势。在以2,6-二羟基蒽醌(2,6-DHAQ)和亚铁氰化钾{K_(4)[Fe(CN)_(6)]}为活性物质的碱性水系有机氧化还原液流电池(AORFBs)中,组装有2.5%CP PBI膜的AORFB最大功率密度可达159 mW/cm^(2),在80 mA/cm^(2)电流密度下能量效率达82.8%,优于组装有商用Nafion117膜的AORFB。此外,该系统在500次充放电循环中表现出优异的稳定性,容量衰减率仅为0.0006%。 展开更多
关键词 聚苯并咪唑 醋酸纤维素 共混膜 水系有机氧化还原液流电池
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全钒液流电池用纤维素纳米晶掺杂混合基质膜
17
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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基于全钒液流电池模拟的正负极浓度失衡研究
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作者 林永健 韩子娇 +2 位作者 谢冰 胡姝博 李爱魁 《电源技术》 北大核心 2025年第10期2162-2172,共11页
针对全钒液流电池长期循环中正负极电解液浓度失衡引发的电压效率衰减问题,基于COMSOLMultiphysics仿真软件,构建能斯特-普朗克方程与三次电流分布模块耦合的二维多物理场模型,解析浓度失衡-过电位分布-极化机制的动态关联。研究表明,... 针对全钒液流电池长期循环中正负极电解液浓度失衡引发的电压效率衰减问题,基于COMSOLMultiphysics仿真软件,构建能斯特-普朗克方程与三次电流分布模块耦合的二维多物理场模型,解析浓度失衡-过电位分布-极化机制的动态关联。研究表明,浓度失衡导致电极入口5 mm处电化学反应电流密度最大,诱发负极近膜侧局部放电过电位高达0.11V,且放电工况下该区域过电位较充电过程增加0.019V。在以正极为动力学约束的钒电池电化学反应中,浓度失衡导致充电时隔膜内H⁺浓度下降,使正极活化极化为主导。放电过程中膜内H⁺浓度随失衡加剧增大,进而增大负极的浓差极化。高电流密度下,沿电解液流动方向的浓度梯度明显增大,负极浓差极化增大导致电压效率最大衰减19.35%。本研究结果可为电解液使用策略研究及运行参数调整提供指导。 展开更多
关键词 全钒液流电池 COMSOL模拟 浓度失衡 过电位 极化 电压效率
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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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基于PVDF改性的石墨复合双极板用于全钒液流电池
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作者 康英博 杨腾飞 +1 位作者 翁应龙 韩晓彤 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第7期38-43,共6页
全钒液流电池(VRFB)因其响应迅速、寿命长、安全性高等优势,被认为是实现可再生能源高效存储的理想选择。膨胀石墨因具备优异的导电性和可加工性,常被用作VRFB中的双极板材料。然而,纯膨胀石墨在强酸性钒电解液中易发生溶胀,导致其机械... 全钒液流电池(VRFB)因其响应迅速、寿命长、安全性高等优势,被认为是实现可再生能源高效存储的理想选择。膨胀石墨因具备优异的导电性和可加工性,常被用作VRFB中的双极板材料。然而,纯膨胀石墨在强酸性钒电解液中易发生溶胀,导致其机械稳定性与电导率下降,进而引起电池效率快速衰减。为解决上述问题,提出了一种以聚偏二氟乙烯(PVDF)为结构密封剂的“纳米胶”策略,通过高温热处理使PVDF均匀渗透并覆盖于膨胀石墨表面与裂纹部位,从而构建出具备良好结构完整性与电解液阻隔性能的EG/PVDF复合双极板。该策略不仅有效提升了材料的抗溶胀性与耐腐蚀性,还保持其较低电阻率水平。所构建VRFB系统展现出优异的循环稳定性与高能量效率,证实了该复合结构在高性能液流电池中的应用潜力。 展开更多
关键词 电化学 储能 液流电池 双极板 膨胀石墨 聚偏二氟乙烯
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