储能电池.ppt

多硫化钠/溴储能电池研究进展主要内容

储能技术的用途和分类
液流电池储能的优缺点
PS-Br储能电池的组件及工作原理
PS-Br储能电池的研究现状
PS-Br储能电池的商业化进展
总结及展望储能技术的用途和分类储能技术的用途和分类液流电池储能的优缺点液流电池:正负极活性物质为液态流体氧化还原电对。铁铬、全钒及多硫化钠/溴电池。PS-Br储能电池的工作原理PS-Br储能电池研究现状关键部件PS-Br储能电池研究现状电解液管理电解液再平衡
存在问题
阳极的HS-、Sx2-透过膜与溴反应，导致放电电压下降加快、充电过程缩短、析氢。
HS-+4Br2+4H2O=8Br-+SO42-+9H+ （1）
Sx+12-+(3x+4)Br2+(4x+4)H2O=(6x+8)Br-+(x+1)SO42-+(8x+8)H+ （2）
解决方案
Zito：缓冲室——辅助电化学电池氧化缓冲室中的离子；
Morrissey：抽出部分电解液——氧化多硫离子或溴离子——返回主系统；
其它：适量溴化钠加入阳极，平衡溴离子从阴极的迁移。
阴、阳极电解液PH控制
存在问题
溴与水反应以及(1)(2)形成的H+会透过膜到达阳极侧，PH下降、形成H2S。
解决方案
Zito：将电解水得到的OH-补偿到阳极电解液；
Zito：正电极加入SiO2以限制溴的酸化，减少H+形成；
Morrisey：抽出部分溴电解液强制放电至水电解，产生足够的OH-后电解液返回主系统。硫酸盐脱除
存在问题
(1)(2)生成的SO42-导致硫酸盐析出，设备生垢、管路堵塞、污染膜和电极。
解决方案
Morrissey：冷却电解液——过滤，定期补充多硫离子。
水再平衡
存在问题
Na+水合离子的迁移以及库仑损失，阳极水增多、水分布不平衡。
解决方案
Morrissey：反渗透装置将水从阳极电解液渗透到阴极电解液。
硫沉积与电荷状态
存在问题
硫在电极上析出，导电性降低，活性位减少。
解决方案
Morrissey：振荡的电场施加于溶液，信号振幅突变——充放电；
Morrissey：阳极多硫离子中硫原子数/多硫离子负电荷数1.8～2.5提高性能，渗透量降低。1984年，美国人Remick发明，英国Innogy公司注册商标RegenesysTM，开发出三个系列的电堆。由电极、双极板、阳离子膜、支撑绝缘框架叠加而成，如下图：电堆系列存储容量2001年，Innogy在哥伦比亚空军基地建造第二座PS-Br电池储能电厂，规模120MWh/12MW，可供24小时的电能。PS-Br储能电池虽然进入商业化阶段，但还有很多关键技术需要改进。主要是：性能稳定的高活性负极催化剂，使电池的比功率达50W/kg以上；提高阳离子交换膜选择性，减少阴离子渗透以降低操作成本；凭借大规模生产使成本降至50＄/kWh以下。
从长远看，化石能源终将枯竭，可再生清洁能源将占很大比例。这些都需要储能系统的强有力支持，开发先进高效的储能技术在当前显得尤为重要与迫切。PS-Br储能电池的应用前景非常广阔。参考文献【11】MorrisseyPJ.Processforthepreparationofionexchangemembranes[P].WO:0179336,2001.
【12】ZitoR.Processforenergystorageand/orpowerdeliverywithmeansforrestoringelectrolytebalance[P].US:5612148,1997.
【13】MorrisseyPJ,MitchellPJ,MaleSE.Electrolyterebalancingsystem[P].WO:0103221,2001.
【14】MorrisseyPJ,WardNJ.RegenerativefuelcellwithPHcontrol[P].UK:2374722,2002.
【15】MorrisseyPJ,MitchellPJ,MaleSE.Processfortheremovalofsulfateionsfromanelectrolyte[P].WO:0003448,2000.
【16】MorrisseyPJ,MitchellPJ,SzantoDA,etal.Processforoperatingaregenerativefuelcell[P].WO:02071522,2002谢谢大家！