中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：8月24日，由深圳市發(fā)展和改革委員會(huì)指導(dǎo)，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)與南方科技大學(xué)碳中和能源研究院聯(lián)合主辦，100余家機(jī)構(gòu)共同支持的碳中和能源高峰論壇暨第四屆中國國際新型儲(chǔ)能技術(shù)及工程應(yīng)用大會(huì)與新型儲(chǔ)能技術(shù)青年科學(xué)家論壇在深圳召開。此次大會(huì)主題是“開拓新質(zhì)生產(chǎn)力，推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”。
在下午的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)與應(yīng)用專場論壇上，香港中文大學(xué)教授/易池新能創(chuàng)始人、董事長盧怡君以《安全低成本硫基液流電池》為題進(jìn)行了演講，介紹了其團(tuán)隊(duì)在硫基液流電池領(lǐng)域的研發(fā)成果。
香港中文大學(xué)教授/易池新能創(chuàng)始人、董事長盧怡君
目前，液流電池被公認(rèn)為最適合長時(shí)儲(chǔ)能的技術(shù)路線，因其電解液和電堆解耦，若將儲(chǔ)能時(shí)長拉長至10或20小時(shí)，通過增加電解液的量即可實(shí)現(xiàn)。
但這也帶來一個(gè)問題，即電解液的價(jià)格需要足夠便宜。即便是當(dāng)下產(chǎn)業(yè)化最成熟的全釩液流電池，其電解液也依然處在比較昂貴的階段。
盧怡君介紹，為解決電解液價(jià)格過高的問題，其團(tuán)隊(duì)開始聚焦于硫基液流電池。從價(jià)格上看，活性物質(zhì)硫的價(jià)格大概為五氧化二釩價(jià)格的千分之一。同時(shí)，硫基液流電池對(duì)環(huán)境友好，采用水系電解液，不易燃，安全性更有保障，且控制系統(tǒng)相對(duì)簡單。
值得關(guān)注的是，硫很容易從負(fù)極穿梭至正極，如果不能阻隔兩邊物質(zhì)互傳，電池?zé)o法長時(shí)間正常運(yùn)作，因此硫基液流電池如何應(yīng)用于儲(chǔ)能是一個(gè)難題。
對(duì)此，盧怡君指出，硫之所以容易穿梭，源于商用的交換膜無法應(yīng)付多硫體系，因此用疏水帶電的碳涂層做膜的改性可極大改善這一問題，其中最關(guān)鍵的步驟是將水的分子簇尺寸從3.7納米降到2.7納米，以此對(duì)硫的穿梭起到很大的抑制作用。
根據(jù)盧怡君團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，放大審視充放電過程中，其改性膜與商用膜的差異非常大，在充放電過程中，商用膜的充電平臺(tái)會(huì)一直上升，這也意味著硫的損失。而使用改性膜后，電池充放電曲線非常平穩(wěn)。
此外，硫基液流電池還存在多硫轉(zhuǎn)化的動(dòng)力學(xué)緩慢問題。動(dòng)力學(xué)緩慢表現(xiàn)在很高的過電位上，而過電位幾乎可等價(jià)于能量的損失。
為解決這一問題，盧怡君表示可將催化劑當(dāng)作電子，將電轉(zhuǎn)到催化劑，催化劑與多硫進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)之后會(huì)恢復(fù)原始狀態(tài)，以此利用催化劑讓電池反應(yīng)速率極大提升。以此策略為基礎(chǔ)，多硫體系能夠?qū)崿F(xiàn)容量每圈降解達(dá)0.0004%，使硫能夠長時(shí)間穩(wěn)定在液流電池中，實(shí)現(xiàn)真正有效的轉(zhuǎn)化。
從應(yīng)用端來看，目前，首臺(tái)硫基液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)交付港華能源深圳寶安沙井電動(dòng)車充電站，容量規(guī)模20kWh，能為站內(nèi)三十個(gè)充電樁穩(wěn)定供電。在用電高峰期間，該系統(tǒng)通過峰谷電價(jià)差套利策略，預(yù)計(jì)可節(jié)約70%的電費(fèi)支出。
盧怡君坦言，未來在用戶側(cè)儲(chǔ)能和發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能等都多種應(yīng)用場景中，硫基液流電池將獲得更大的發(fā)展空間。
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