中國儲能網(wǎng)訊：近日，QEM Limited總經(jīng)理 Gavin Loyden向新南威爾士大學的 Maria Skyllas-Kazacos教授就全釩液流電池的發(fā)明過程和技術優(yōu)勢進行了專訪，以下是專訪全部譯文。
GavinLoyden：今天，我非常榮幸地與MariaSkyllas-Kazacos教授進行討論，這位女士于80年代在澳大利亞新南威爾士大學發(fā)明了第一個全釩氧化還原液流電池。瑪麗亞被授予澳大利亞勛章成員，以表彰其對科學和技術的貢獻，特別是在開發(fā)這種釩氧化還原液流電池作為替代電源的領域。所以，非常感謝你加入，瑪麗亞。很高興見到你，我感到非常榮幸和高興。也許您想向我們介紹一下您多年來開發(fā)的VRB系統(tǒng)，以及您對未來發(fā)展的看法。
MariaSkyllas-Kazacos教授：嗯，早在1980年代中期，當我們看到NASA在液流電池上所做的工作時，我們就開始研究釩電池。但他們當時是正在研究鐵鉻系統(tǒng)。很快，我們看到鐵鉻出現(xiàn)了問題......，首先，液流電池就像電池，但它也像燃料電池。它包括兩種解決方案，它們包含相同或兩個具有不同潛力的不同元素。當你通過一個像引擎一樣的電池堆傳遞這些溶液時，電子從一側轉移到另一側。但是兩者之間有一層膜，將兩種解決方案分開。但是，如果你在正極和負極的溶液中有兩種不同類型的元素，膜就不能將它們永遠分開。
所以，最終他們交叉混合。這就是鐵鉻電池的問題，這種交叉污染。因此，我們意識到克服這一點的唯一方法是在兩側半電池中使用相同的元素。所以，我當時的一位同事一直在研究提取釩和加工釩的過程。所以他說，"哦，釩有很多氧化價態(tài)。我們還看了元素周期表，然后說，"好吧，我們開始測試它。所以，我有一個學生當時和我一起工作，我們測試只是為了檢查它是否足夠可溶，這是關鍵的事情之一，它必須是可溶的，充分可溶的，以提供你需要的能量密度。它必須具有合適的電位差，才能為您提供所需的電壓。
因此，經(jīng)過幾次實驗，我們發(fā)現(xiàn)在兩個半電池中實際使用釩是可行的。我想，這幾乎是一個開始了40年的研究項目——一個關于全釩氧化還原液流電池開發(fā)的35年項目計劃，早在1990年代，這有點像......事實上，甚至做了一些現(xiàn)場試驗和演示。我們與泰國的一家授權許可公司合作，在泰國的一家太陽能房屋中安裝了釩電池。然后，我們向三菱化學和鹿島北電力公司頒發(fā)了許可證。他們對釩電池很感興趣，因為他們在他們的發(fā)電站，使用的是來自委內(nèi)瑞拉的奧里重油。奧里重油中含有高含量的釩。因此，他們正在尋找處理和使用釩廢棄物的方法。他們認為這將是一個完美的匹配，他們從發(fā)電站的煙灰廢棄物中提取釩，并用它來生產(chǎn)電解質。
然后，經(jīng)過和我們一起工作了幾年，他們以前一直在研究鐵鉻電池，后來他們切換過來，他們在發(fā)電站安裝了第一個400千瓦時的釩電池。然后我們還把釩電池放進了電動高爾夫球車里。所以，我們在1990年代做了很多項目。然后把專利賣給了當時的Pinnacle。在那之后，當專利實際上到期時，許多其他公司也開始進入釩電池。
GavinLoyden：您如何看待釩電池與鋰電池？無論是在能量密度場景中，還是在壽命和安全性方面？
MariaSkyllas-Kazacos教授：鋰電池的能量密度比任何其他電池都要大得多，這就是為什么它們被用于電動汽車
的原因。但鋰電池的一個問題是它們確實存在嚴重的安全問題。最近，一些大型儲能系統(tǒng)發(fā)生了不少火災。而液流電池和釩電池都是基于水溶液，它們沒有任何易燃溶劑。因此，比鋰電池安全得多。我認為這是一些人需要注意的重要領域，特別是對于非常大的兆瓦級儲能系統(tǒng)。
GavinLoyden：是的。這似乎是他們最適合的地方，對吧，無論是在大規(guī)模電網(wǎng)側儲能還是大規(guī)模離網(wǎng)解決方案中？
MariaSkyllas-Kazacos教授：是的。特別是對于可再生能源存儲，您需要能夠存儲四，五，六，八個小時的能量，以便您可以使用它，例如，將其與太陽能一起使用，然后在夜間您可以切換到存儲在電池中的能量。對于風能也是如此，當風不吹時，那么你至少可以有六，七，八，十個小時的儲存能量。這就是液流電池非常重要的地方。因為能量存儲在溶液中，所以你可以獨立地改變儲能容量，能量與功率的比值，你只需通過調整溶液的體積來調整它。這意味著，特別是，一旦你開始想要超過四個小時的存儲時間，你所需要做的只是添加額外的解決方案而不是額外的電池，每千瓦時的成本就會急劇下降。因此，即使鋰電池在小時應用中的每千瓦時可能更便宜，最多兩到三個小時，但是一旦你超過四個小時，那么釩電池的成本就會便宜得多。
GavinLoyden：我的理解是，釩電池不會像其他電池系統(tǒng)，特別是固態(tài)電池系統(tǒng)那樣，在充電和充電過程中會同樣出現(xiàn)衰減，釩電池可以將這種能量儲存相當長一段時間。這樣理解對嗎？
MariaSkyllas-Kazacos教授：是的。全釩液流電池已經(jīng)被證明會實現(xiàn)數(shù)十萬次循環(huán)。例如，住友電工在2005年左右進行了一次實地試驗，在他們進行試驗的三年時間里，電池經(jīng)歷了超過20萬次循環(huán)，而性能沒有任何下降。電解質不會變質。因此，即使在20年，30年，40年后，如果你完成了一個項目，你可以將電解質放入不同的項目或應用程序中。這也帶來了這樣一種可能性，即很多人實際上可能只是租賃電解質，而不是將電解質作為前期投入成本出售給用戶，因為電解質不會變質。因此，已經(jīng)有幾家公司開始合作，提供電解質的租賃安排。這使得前期投入成本甚至低于其他方式。此外，您還可以將前期投入成本轉換為運營成本，這是非常有利的。
GavinLoyden：在釩電池的生命周期中，沒有更換問題。這不像其他一些競爭性電池化學品，它們的壽命有限，然后它們還有一個處置問題，而釩的情況卻并不這樣。
MariaSkyllas-Kazacos教授：是的，沒錯。電解質，因為它不會變質，所以你不需要處理它。你只是賣掉它，或者你甚至可以提取釩，然后將其出售，甚至用于不同的應用，因為釩總是保持其價值。當然，多年以后，電池的部分組件會老化，您可能需要在這里或那里更換泵，或者有時可能更換單個電堆，但這只是您使用任何電池都會面臨的問題，而釩電池的維護成本要遠遠低得多。
GavinLoyden：這是一個了不起的元素，可以應用于許多領域。但顯而易見的是，釩電池對于澳大利亞和世界來說，是一個非常重要的領域，而且對于我們尋求全球碳減排的世界來說，這是一個非常及時的解決方案。那么，目前釩電池系統(tǒng)的釩來自哪里，您認為未來的釩將在哪里？
MariaSkyllas-Kazacos教授：很明顯，這是我們過去10年來的主要擔憂，因為世界各地生產(chǎn)的大部分釩實際上都是針對鋼鐵行業(yè)的。生產(chǎn)能力并不比鋼鐵行業(yè)的需求大多少。因此，隨著對全釩液流電池的需求不斷增長，那么出現(xiàn)了需求大于供應的情況，特別是當中國經(jīng)歷了非?？焖俚臄U張和建設時，這就造成了釩價格的不穩(wěn)定。這一直是許多想要投資和使用釩電池的人所關注的問題。所以，這就是為什么多年來，我一直在努力幫助宣傳釩電池的重要性以及提高釩生產(chǎn)能力的重要性。因為一旦我們開始生產(chǎn)更多的釩，那么供應就會變得穩(wěn)定，成本和價格也會穩(wěn)定下來。所以，這就是為什么我渴望看到更多的釩生產(chǎn)，特別是在澳大利亞。因為我的意思是，這是我們發(fā)明釩電池的地方，這也是我們希望一些回報可以回饋社區(qū)的地方，因為他們支持我們這么多年，我們希望看到一些制造業(yè)，一些生產(chǎn)出現(xiàn)在澳大利亞。當然，因為需要我們減少對化石燃料的依賴，我們將越來越多地進入可再生能源領域，我們開始擴大太陽能、風能等的發(fā)電量，這些不穩(wěn)定的能源質量將給電網(wǎng)帶來巨大的問題。因此，我們需要在電網(wǎng)上有更多的儲能空間，而這里和那里只有幾塊電池是遠遠不夠的。如果我們要大規(guī)模滲透可再生能源，我們就需要有大量的儲能，而全釩液流電池就是這種兆瓦和吉瓦規(guī)模儲能的最佳解決方案。事實上，你可能知道，在中國，他們正在大連安裝一個800兆瓦時的釩電池，可以為多達50,000戶家庭供電，并將儲存來自大型風電場的電力。所以，這就是釩電池可以提供和實現(xiàn)的規(guī)模。
GavinLoyden：我知道澳大利亞私營部門和政府部門都有非常雄心勃勃的儲能計劃。顯然，從礦物來源生產(chǎn)釩正變得越來越重要。我們當然希望像QEM這樣的公司能夠支持這一發(fā)展，并盡早投入生產(chǎn)并支持該行業(yè)。而且，正如你所說，支持澳洲的經(jīng)濟韌性并恢復制造業(yè)。這是一個可以圍繞儲能領域而成長的整個行業(yè)。它只需要多一點的引導和更多一點的知識普及以進入這個市場，希望我們在這里也能在這方面提供幫助。
MariaSkyllas-Kazacos教授：嗯，我希望如此，我希望如此。因為我們有很多釩，我們可以生產(chǎn)釩，我們可以生產(chǎn)釩電解質，然后希望這也將幫助我們開始生產(chǎn)電池，甚至還有圍繞著這些系統(tǒng)安裝、維護和操作等的整個行業(yè)。
GavinLoyden：是的，絕對的。祝賀你們開發(fā)了這樣一個極其出色的系統(tǒng)。它來自它的時代，可能需要一點時間。我敢肯定，這感覺就像是需要一點時間才能完成，但是......
MariaSkyllas-Kazacos教授：嗯，我一直在說，我一直告訴人們，當我們開發(fā)它時，我們早了25年......
GavinLoyden：經(jīng)常是這樣。
MariaSkyllas-Kazacos教授：但至少現(xiàn)在是時候了。
GavinLoyden：現(xiàn)在是時候了。如果說COVID新冠疫情有任何積極因素的話，那就是可能暴露了我們在許多方面缺乏彈性，這是其中之一。這確實加強了所有澳大利亞人，特別是政府的關注，重新了關注在澳大利亞真正生產(chǎn)東西并增加價值，這也是我們在這里要支持的。
MariaSkyllas-Kazacos教授：那太好了，我很期待。
GavinLoyden：非常感謝您的時間！
MariaSkyllas-Kazacos教授：我的榮幸。
GavinLoyden：期待我們的下一次對話，謝謝！
MariaSkyllas-Kazacos教授：我也期待，謝謝！
GavinLoyden：太好了,謝謝。
編者按：
Maria Skyllas-Kazacos，澳大利亞新南威爾士大學化學工程學院教授，1951年出生于希臘，1974年畢業(yè)于新南威爾士大學，獲得工業(yè)化學工程學位，并獲得大學獎章。1978年在新南威爾士大學化學技術學院獲得博士學位，澳大利亞技術科學與工程院院士。
作為一名杰出的電化學科學家，Maria Skyllas-Kazacos教授在1984年發(fā)明了全釩氧化還原液流電池，并在1986年獲得全釩氧化還原液流電池的第一個專利。此后Maria Skyllas-Kazacos教授及其團隊繼續(xù)在全釩氧化還原液流電池領域進行了開創(chuàng)性工作，使得全釩液流電池在國際上已經(jīng)成為最可行的儲能技術之一?，F(xiàn)在世界已經(jīng)有數(shù)十家企業(yè)從事于全釩液流電池的開發(fā)、生產(chǎn)與應用，通過高效滿足日益增長的可再生能源儲能需求，全釩液流電池將有助于減少化石燃料消耗和溫室氣體排放。
目前盡管 Maria 已正式退休，但她仍然繼續(xù)致力于指導學生研究釩電池、能源系統(tǒng)建模和控制等領域。“嗯，我喜歡我的工作，”她說。“我為什么要停止做我喜歡的事情？”
筆者曾經(jīng)數(shù)次有機會與Maria Skyllas-Kazacos教授交流，言談之中深切感受到科學家的嚴謹與執(zhí)著，以及教授對全釩液流電池的無比信心和深厚關注！在此，謹向全釩液流電池發(fā)明人致敬！
