关键词：液流电池、光伏发电、别墅太阳能发电

 

液流电池是Thaller (NASA Lewis Research Center, Cleveland, United States) 1974年提出的一种电化学储能技术，它由电堆单元、电解质溶液及电解质溶液储供单元、控制管理单元等部分组成。液流电池系统的核心是由电堆和实现充、放电过程的单电池按特定要求串联而成的，结构与燃料电池电堆相似，但与光伏发电电池的结构不同。电堆对储能系统的成本、功率、循环寿命、效率、维护等性能有很大的影响。电堆是提供电化学反应的场所，是实现储能系统电能和化学能相互转换的场所，是钒电池系统的核心部分。

 

图是液流电池的原理图及电堆结构示意图。电池的正极和负极电解液分别装在两个储罐中，利用送液泵使电解液通过电池循环。在电堆内部，正、负极电解液用离子交换膜(或离子隔膜)分隔开，电池外接负载和电源。液流电池技术作为一种新型的大规模高效电化学储能（电）技术，通过反应活性物质的价态变化实现电能与化学能相互转换与能量存储。

 

别墅太阳能发电行业的研究人员认为，在液流电池中，活性物质储存于电解液中，具有流动性，可以实现电化学反应场所(电极)与储能活性物质在空间上的分离，电池功率与容量设计相对独立，适合大规模蓄电储能需求。与普通的二次电池和别墅太阳能发电电池不同，液流电池的储能活性物质与电极完全分开，功率和容量设计互相独立，易于模块组合和电池结构的放置；电解液储存于储罐中不会发生自放电；电堆只提供电化学反应的场所，自身不发生氧化还原反应；活性物质溶于电解液，电极枝晶生长剌破隔膜的危险在液流电池中大大降低；同时，流动的电解液可以把电池充电/放电过程产生的热量带走，避免由于电池发热而产生的电池结构损害甚至燃烧。因此，在可再生能源发电技术和智能电网建设的市场需求拉动下，液流电池受到越来越多的关注，而应用于光伏发电领域的别墅太阳能发电电池也备受关注。

图：液流电池原理图及电堆结构示意图

 

从理论上讲，离子价态变化的离子对都可以组成多种氧化还原液流电池。其中锌-溴电池(ZBB)、多硫化钠-溴电池（PSB）和全钒（VFB）液流电池作为液流电池的代表而被广泛关注。相比之下，全钒液流电池被认为是最具产业化前景的液流电池，光伏发电领域的科研人员也在研究将此应用于家用别墅太阳能发电电池中。