位于澳大利亞巴斯海峽西部的金島，有著跟其他海島別無二致的漫長沙灘和險峻巖石，不過這里卻設(shè)立了一個全世界獨一無二的銀行———“風能自助銀行”。通過矗立在金島西海岸邊兩個巨大的金屬罐，海風高漲時多余的風將被儲存起來，待到風平浪靜時再取出用于發(fā)電。
金島的電力體系沒有與澳大利亞國家電網(wǎng)相連，因此長期以來只能依靠一個小型風力發(fā)電場以及柴油發(fā)電機組來滿足島上的電力需求。2003年，當?shù)匾患译娏镜摹帮L能銀行”正式“開張”，島上的供電情況因此大為改觀，柴油發(fā)電機組的燃料消耗量減少了一半，不僅節(jié)省了成本，每年還削減了至少2000噸二氧化碳排放。
這個“風能銀行”其實就是一個巨大的蓄電池。但與常見的將電能以化學能的方式儲存在內(nèi)的鉛酸蓄電池不同，這種被稱為液流電池的蓄電系統(tǒng)使用了兩種不同的電解液，通過同種元素不同價態(tài)的離子間相互轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)電能的儲存與釋放，儲能容量增大的同時，成本卻降低了。
安裝在金島上的液流電池的原型最早是由悉尼新南威爾士大學的化學工程師馬莉亞•斯凱拉斯-卡扎科斯開發(fā)的。為了避免電池正負極間不同種類物質(zhì)相互滲透，她選擇了同一種物質(zhì)———金屬釩的電解液，這樣就保證了電池的蓄能壽命和性能。金屬釩可以以4種不同的價態(tài)存在，從帶2個正電荷的釩離子到帶5個正電荷的釩離子。斯凱拉斯-卡扎科斯在實驗中發(fā)現(xiàn)，將五氧化二釩置于稀釋過的硫酸溶液，在得到的硫酸鹽溶液中，含有幾乎相等數(shù)目的帶3個正電荷的釩離子和帶4個正電荷的釩離子。當將溶液注入到液流電池中并從外部接通電源時，處于電池正極的釩離子都變成帶5個正電荷，而處于電池負極的釩離子則都帶2個正電荷；關(guān)掉外部電源后，負極的釩離子同時流向正極，從而在液流電池內(nèi)部產(chǎn)生電流。
經(jīng)過十余年的發(fā)展完善后，斯凱拉斯-卡扎科斯將全釩液流電池技術(shù)授權(quán)給了總部位于墨爾本的Pinnacle全釩液流電池公司，并由該公司在金島安裝了這套設(shè)備，充分利用風能“削峰填谷”以滿足用電需求。與蓄電池正負極相連的儲存罐中共裝有大約7萬升電解液，一旦有用電需求，電解液將通過泵機輸進蓄電池的反應室內(nèi)，中間用薄的離子膜將二者分隔開，處于負極的釩離子通過離子膜向正極流動，電流隨之產(chǎn)生。這套設(shè)備一次可持續(xù)工作2小時，發(fā)電量達到400千瓦，金島的風電使用量也從過去的12%提高到了40%。
類似的小型全釩液流電池也已在日本得到應用，很多工廠將之作為備用電源。在美國猶他州西南部的城堡谷，一座發(fā)電量為2兆瓦時的儲能系統(tǒng)已于2004年竣工，當?shù)氐碾娏緹o需擴容電力線，就能充分滿足高峰時期的用電需求。冰島多尼戈爾的一個風電場也于去年同溫哥華VRB電力設(shè)備公司簽署了一份價值630萬美元的合同，計劃建造一座發(fā)電量達到12兆瓦時的儲能系統(tǒng)。VRB電力設(shè)備公司的新生產(chǎn)線每年可以生產(chǎn)2500個5千瓦全釩液流電池，最新出廠的液流電池目前正由加拿大國家研究委員會以及北美最大的移動電話公司使用并進行評估。
由于全釩液流電池可以保持連續(xù)穩(wěn)定、安全可靠的電力輸出，除了能夠解決規(guī)模化利用風能、太陽能發(fā)電過程中的重大儲能技術(shù)問題外，還可以取代傳統(tǒng)蓄電池在很多領(lǐng)域得到廣泛應用。不過，研究人員也面臨著很多技術(shù)挑戰(zhàn)，比如怎樣延長離子滲透膜的壽命以保證電池的使用效果等。另外，由于硫酸釩溶液的濃度不夠，全釩液流電池儲能容量只有同等體積的鉛酸蓄電池儲能容量的一半，不適合在對于電池的體積和重量有限制的電動汽車上使用。因此，斯凱拉斯-卡扎科斯及其同事考慮用溶解度更高的溴化釩來取代硫酸釩，并希望能在2008年完成相關(guān)研究。
金島的電力體系沒有與澳大利亞國家電網(wǎng)相連，因此長期以來只能依靠一個小型風力發(fā)電場以及柴油發(fā)電機組來滿足島上的電力需求。2003年，當?shù)匾患译娏镜摹帮L能銀行”正式“開張”，島上的供電情況因此大為改觀，柴油發(fā)電機組的燃料消耗量減少了一半，不僅節(jié)省了成本，每年還削減了至少2000噸二氧化碳排放。
這個“風能銀行”其實就是一個巨大的蓄電池。但與常見的將電能以化學能的方式儲存在內(nèi)的鉛酸蓄電池不同，這種被稱為液流電池的蓄電系統(tǒng)使用了兩種不同的電解液，通過同種元素不同價態(tài)的離子間相互轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)電能的儲存與釋放，儲能容量增大的同時，成本卻降低了。
安裝在金島上的液流電池的原型最早是由悉尼新南威爾士大學的化學工程師馬莉亞•斯凱拉斯-卡扎科斯開發(fā)的。為了避免電池正負極間不同種類物質(zhì)相互滲透，她選擇了同一種物質(zhì)———金屬釩的電解液，這樣就保證了電池的蓄能壽命和性能。金屬釩可以以4種不同的價態(tài)存在，從帶2個正電荷的釩離子到帶5個正電荷的釩離子。斯凱拉斯-卡扎科斯在實驗中發(fā)現(xiàn)，將五氧化二釩置于稀釋過的硫酸溶液，在得到的硫酸鹽溶液中，含有幾乎相等數(shù)目的帶3個正電荷的釩離子和帶4個正電荷的釩離子。當將溶液注入到液流電池中并從外部接通電源時，處于電池正極的釩離子都變成帶5個正電荷，而處于電池負極的釩離子則都帶2個正電荷；關(guān)掉外部電源后，負極的釩離子同時流向正極，從而在液流電池內(nèi)部產(chǎn)生電流。
經(jīng)過十余年的發(fā)展完善后，斯凱拉斯-卡扎科斯將全釩液流電池技術(shù)授權(quán)給了總部位于墨爾本的Pinnacle全釩液流電池公司，并由該公司在金島安裝了這套設(shè)備，充分利用風能“削峰填谷”以滿足用電需求。與蓄電池正負極相連的儲存罐中共裝有大約7萬升電解液，一旦有用電需求，電解液將通過泵機輸進蓄電池的反應室內(nèi)，中間用薄的離子膜將二者分隔開，處于負極的釩離子通過離子膜向正極流動，電流隨之產(chǎn)生。這套設(shè)備一次可持續(xù)工作2小時，發(fā)電量達到400千瓦，金島的風電使用量也從過去的12%提高到了40%。
類似的小型全釩液流電池也已在日本得到應用，很多工廠將之作為備用電源。在美國猶他州西南部的城堡谷，一座發(fā)電量為2兆瓦時的儲能系統(tǒng)已于2004年竣工，當?shù)氐碾娏緹o需擴容電力線，就能充分滿足高峰時期的用電需求。冰島多尼戈爾的一個風電場也于去年同溫哥華VRB電力設(shè)備公司簽署了一份價值630萬美元的合同，計劃建造一座發(fā)電量達到12兆瓦時的儲能系統(tǒng)。VRB電力設(shè)備公司的新生產(chǎn)線每年可以生產(chǎn)2500個5千瓦全釩液流電池，最新出廠的液流電池目前正由加拿大國家研究委員會以及北美最大的移動電話公司使用并進行評估。
由于全釩液流電池可以保持連續(xù)穩(wěn)定、安全可靠的電力輸出，除了能夠解決規(guī)模化利用風能、太陽能發(fā)電過程中的重大儲能技術(shù)問題外，還可以取代傳統(tǒng)蓄電池在很多領(lǐng)域得到廣泛應用。不過，研究人員也面臨著很多技術(shù)挑戰(zhàn)，比如怎樣延長離子滲透膜的壽命以保證電池的使用效果等。另外，由于硫酸釩溶液的濃度不夠，全釩液流電池儲能容量只有同等體積的鉛酸蓄電池儲能容量的一半，不適合在對于電池的體積和重量有限制的電動汽車上使用。因此，斯凱拉斯-卡扎科斯及其同事考慮用溶解度更高的溴化釩來取代硫酸釩，并希望能在2008年完成相關(guān)研究。
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編輯：news
來源：科技日報
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本文鏈接：把風能存進“銀行” 可儲存更多能量的液
http:m.mangadaku.com/news/2007-3/20073514245.html
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