[00136693]大规模高效液流电池储能技术的基础研究

阐明了液流电池电解质溶液的构效关系、稳定化机理及离子传输特性;电极反应动力学、电极活性控制机制、膜材料构效关系、离子传输机理等。建立了液流电池关键材料的构效关系和性能控制机制。 1) 掌握了电解液、离子膜和电极极板制备技术,实现了批量化生产; 2) 确定了稳定性好、电化学活性高的电解液调配方法与原则,总钒离子浓度提高到1.8 mol/L; 3)成功开发出高性能、低成本非氟和聚偏氟乙烯离子传导膜,膜的力学强度提高了50 %,自放电时间延长了1倍以上,静态VO2+的扩散系数较全氟磺酸膜低一个数量级,离子交换膜的成本降低至现在使用的杜邦公司Nafion 115膜的20%以下; 4)开发出碳塑复合极板,电阻率0.14 cm,成本是国产石墨板价格的10%。 电堆工作电流密度达到160 mA/cm2,成本降低40%;研制出22kW大功率电堆,实现批量生产与应用。 建立了完整的液流电池储能/可再生能源发电系统的能量变换、控制和管理的理论体系,深入揭示了储能变换器与电网之间的非理想耦合特性,提出了以可再生能源发电去随机化、提高电能质量、减少系统运行成本等多目标约束结合的储能系统能量管理与控制方法; 1) 综合各课题成果,集成出全国产化材料5kW/50kWh全钒液流电池系统,构建成光/储智能微网系统,应用于绿色住宅示范项目; 2) 集成出全球最大规模的5MW/10MWh全钒液流电池系统,在风电场中实现并网应用; 充分验证了项目成果的有效性。 1) 申报发明专利99项,获得授权发明专利45项; 2) 发表论文171篇,其中SCI收录论文132篇,EI论文25篇; 3) 培养出一批中青年学术骨干; 4) 培养本项目相关领域博士后8名,研究生170名,其中博士61人,硕士109人。