2015年6月3日，由國(guó)家能源局指導(dǎo)，中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（CNESA）與杜塞爾多夫展覽（上海）有限公司共同主辦的“儲(chǔ)能國(guó)際峰會(huì)2015”在北京召開。中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員嚴(yán)川偉在會(huì)上發(fā)表主題演講，以下為演講內(nèi)容。
中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員 嚴(yán)川偉：
大家好，今天我主要想與大家分享一下關(guān)于全釩液流電池電解液方面的知識(shí)。
電解液是全釩液流電池中的導(dǎo)電物質(zhì)，同時(shí)也是能量存儲(chǔ)的介質(zhì)、能量轉(zhuǎn)換的核心。中國(guó)科學(xué)院金屬研究所對(duì)電解液的研究工作主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
一、如何制備電解液
電解液可以使用不同的原材料進(jìn)行制備，最終的產(chǎn)品有進(jìn)出液、電解液等。目前我們研究所主要用五氧化二釩來做還原反應(yīng)。
在電解液評(píng)價(jià)方面，我們針對(duì)釩離子使用光伏法或者電位滴定法。這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，光伏法具有快速的特點(diǎn)，對(duì)離子的測(cè)量也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，目前使用越來越普遍。
二、電解液的穩(wěn)定性
電解液和釩離子的穩(wěn)定性非常重要。由于釩離子是過渡金屬離子，很容易提高其穩(wěn)定性。曾經(jīng)有人做實(shí)驗(yàn)，在較高溫度下對(duì)五價(jià)離子進(jìn)行評(píng)價(jià)，列舉了其中的添加劑，得出結(jié)論是離子的穩(wěn)定性會(huì)受到添加劑添加量的影響。
我們?cè)?jīng)嘗試過將電解液中的甲基磺酸用硫酸替換掉，結(jié)果確實(shí)看到溶解度提高了、穩(wěn)定性也大幅提高。在經(jīng)典教科書中，對(duì)釩離子的結(jié)構(gòu)和性能做了比較系統(tǒng)的描述，但這些對(duì)于液流電池來說，指導(dǎo)意義還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
三、溶液物理和化學(xué)性質(zhì)
要發(fā)展液流電池，我們首先要了解電解質(zhì)的基本情況，然后才能改善電池的性能。
電解液的物理和化學(xué)性質(zhì)，直接與液流電池的性能相關(guān)，比如黏度、表面張度、活力等，會(huì)影響到電池的內(nèi)阻等。將這些因素建立相關(guān)度，可以進(jìn)一步優(yōu)化和控制電池性能。比如在一定釩濃度條件下，酸的濃度升高，會(huì)讓電導(dǎo)隨之上升。在酸保持不變的情況下，釩濃度的增加，會(huì)讓電解液的黏度上升。
四、關(guān)于電化學(xué)的影響
在酸濃度不變的情況下，釩濃度提升會(huì)讓離子的可逆性變差。從溫差角度看，變差是綜合的結(jié)果，在電子轉(zhuǎn)移過程中，釩濃度并非越高越好，應(yīng)該控制在一定范圍內(nèi)。
我們從電池評(píng)價(jià)的角度綜合來看，不論是釩，還是酸，都有一個(gè)合適的濃度范圍，另外，溫度也會(huì)對(duì)電池評(píng)價(jià)造成影響，其能量效率大概在25℃左右達(dá)到最高值。在利用率方面，電解液中的活性物質(zhì)會(huì)隨著電流密度的提升，呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。
五、研究所的下一步發(fā)展
在基礎(chǔ)科學(xué)方面，我們會(huì)繼續(xù)對(duì)釩離子結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，包括本體溶液中的離子結(jié)構(gòu)，以及在電極界面上結(jié)構(gòu)與電力學(xué)的關(guān)系，究竟會(huì)以哪種形式出現(xiàn)。
對(duì)于全釩液流電池來講，負(fù)極比較敏感，也比較容易被氧化，我們還需要進(jìn)一步做研究。另外就是副反應(yīng)對(duì)主反應(yīng)的影響，也需要深入研究。
在技術(shù)與工程方面，電解液的制備并不是越純?cè)胶?，而是需要更好的性價(jià)比，滿足具體應(yīng)用。運(yùn)行維護(hù)及再生利用方面，也需要出具相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
隨著產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，未來電解液會(huì)成為整個(gè)電池市場(chǎng)中投資最大的一塊，因此我們也需要在商業(yè)模式上不斷探索。
謝謝大家！
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