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液流电池技术
作者：张华民 著
出版社：化学工业出版社
出版时间：2015-01-01
ISBN：9787122216489
定价：¥98.00
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内容简介
液流电池技术由于具有储能规模大、安全性高、充放电循环寿命长、生命周期中性价比高、环境负荷小、电池材料可循环利用，环境友好等优点，近年来越来越得到世界各国的重视，有着十分巨大的市场前景。《液流电池技术》简述了能源和储能技术的发展背景，从原理、技术现状及发展趋势方面介绍了各种储能电池分类及其特点，全面而详细地介绍了各类液流电池技术，重点阐述了液流电池关键材料、核心部件、电化学基础、电池系统管理与控制、电池应用及前景与挑战，还对近年来运行的多项不同规模液流电池示范项目等具体案例进行详细介绍。
《液流电池技术》适合于大规模储能技术、智能电网技术研究开发和应用的工程技术人员，高等院校、科研院所从事储能技术研究的人员和研究生阅读和参考；还可供从事液流电池以及新能源材料研究、开发、生产和使用人员参考。
作者简介
张华民，中国科学院大连化学物理研究所研究员、储能技术研究中心主任，兼任中国电工协会智能电网标准委员会主任委员。大连融科储能技术发展有限公司副总经理、总工程师。
先后从事催化材料、功能材料、燃料电池技术、液流电池技术等研究。2000年6月，作为中科院“百人计划”人才引进回国。作为课题负责人，先后主持了863电动汽车重大专项燃料电池发动机的研究开发。作为首席科学家，主持中国科学院知识创新燃料电池重大项目的研究开发。目前，作为973首席科学家，正在主持大规模高效液流电池储能技术的研究项目。先后获得省部级科技发明一等奖二项、二等奖一项、国家四部委颁发的“九五”国家重点科技攻关计划优秀科技成果奖一项，中国通用科技成就二等奖一项。共发表研究论文210篇，申报发明专利130项，其中国际专利27项。
目录
第1章能源与储能1
1.1能源概述1
1.2风能、太阳能可再生能源发电的发展现状2
1.2.1光伏电池发电发展现状4
1.2.2风能发电发展现状5
1.3可再生能源发电的作用7
1.4储能技术在可再生能源发电中的作用7
参考文献9
第2章储能技术10
2.1储能技术的分类及应用领域11
2.2大规模电池储能技术的要求11
2.3抽水储能技术12
2.3.1抽水储能技术的原理12
2.3.2抽水储能技术现状14
2.3.3抽水储能技术发展趋势15
2.4压缩空气储能技术15
2.4.1压缩空气储能技术的原理15
2.4.2压缩空气储能技术现状17
2.4.3压缩空气储能技术发展趋势17
2.5锂离子电池18
2.5.1锂离子电池的原理19
2.5.2锂离子电池技术现状20
2.5.3锂离子电池技术发展趋势22
2.6钠/硫电池22
2.6.1钠/硫电池的原理22
2.6.2钠/硫电池储能系统24
2.6.3钠/硫电池技术现状25
2.7钠/镍电池27
2.7.1钠/镍电池的原理27
2.7.2钠/镍电池储能系统29
2.7.3钠/镍电池技术现状33
2.7.4钠/镍电池发展趋势34
参考文献34
第3章液流电池储能技术36
3.1液流电池储能技术的原理36
3.2液流电池的结构与组成38
3.2.1液流电池单体电池38
3.2.2液流电池电堆38
3.2.3液流电池单元储能系统模块39
3.3液流电池特点、分类40
3.3.1液流电池特点40
3.3.2液流电池分类42
3.4全钒液流电池43
3.5锌/溴液流电池45
3.5.1溴的渗透性抑制技术研究46
3.5.2枝晶生成抑制技术研究47
3.5.3电极材料与电池性能研究47
3.5.4锌/溴液流电池示范应用49
3.6多硫化钠/溴液流电池50
3.7锌/镍液流电池52
3.8铁/铬液流电池54
3.9钒/多卤化物液流电池54
3.10锌/铈液流电池55
3.11铅酸单液流电池55
3.12液流储能电池应用56
参考文献56
第4章液流电池电化学基础58
4.1电化学基本概念58
4.1.1电子导体与离子导体58
4.1.2原电池与电解池59
4.1.3电解质及离子水化作用、离子氛60
4.1.4浓度、活度与活度系数60
4.1.5离子淌度与电导率61
4.1.6电极/溶液界面结构61
4.1.7法拉第定律62
4.2电化学热力学63
4.2.1相间电位和电极电位63
4.2.2绝对电极电位与相对电极电位64
4.2.3液体接界电位66
4.2.4平衡电极电位、电池电动势与能斯特方程67
4.2.5电池电动势与温度、压力的关系68
4.3电极过程动力学68
4.3.1不可逆的电极过程及速率控制步骤68
4.3.2电极电位对电子转移步骤速率的影响69
4.3.3稳态极化时的动力学公式70
4.3.4多电子转移过程71
4.3.5液相传质的方式及稳态扩散过程72
4.3.6稳态扩散中的浓差极化73
4.3.7电化学极化和浓差极化共存时的动力学规律74
4.3.8液流电池的电压损失74
4.4电沉积过程75
4.4.1金属的阴极过程及电沉积75
4.4.2电沉积的可能性和影响因素76
4.4.3金属离子的电沉积77
4.4.4电结晶过程77
4.5电化学研究方法78
4.5.1稳态极化曲线78
4.5.2循环伏安曲线79
4.5.3电化学阻抗方法81
4.5.4电位滴定法82
4.5.5电池性能测试83
参考文献84
第5章液流电池关键材料85
5.1液流电池电极材料85
5.1.1液流电池电极材料分类86
5.1.2铁/铬液流电池电极87
5.1.3多硫化钠/溴液流电池电极87
5.1.4全钒液流电池电极90
5.1.5锌/镍液流电池电极91
5.1.6全沉积型铅酸液流电池电极91
5.2液流电池电极特性及评价方法92
5.2.1电极反应影响因素93
5.2.2全钒液流电池电极材料93
5.2.3电极材料的表征99
5.3液流电池双极板材料102
5.3.1液流电池双极板材料的功能与作用102
5.3.2液流电池双极板材料的种类103
5.3.3液流电池双极板的特性及表征104
5.3.4电极双极板一体化106
5.4离子传导隔膜材料107
5.4.1液流电池用离子传导隔膜材料的分类108
5.4.2全钒液流电池离子传导隔膜材料110
5.4.3液流电池用离子传导隔膜材料的制备及性能117
5.4.4离子传导隔膜材料的改性与优化124
5.5电解质溶液129
5.5.1液流电池电解质溶液的分类129
5.5.2液液型液流电池性能的影响因素148
5.5.3水和钒离子迁移规律153
参考文献161
第6章液流电池电堆、系统及管理控制165
6.1电堆结构与设计165
6.1.1电堆结构165
6.1.2电堆设计168
6.1.3液流电池模拟研究方法及进展171
6.2液流电池系统179
6.2.1液流电池系统组成179
6.2.2液流电池系统设计180
6.3液流电池系统管理183
6.3.1液流电池系统的管理作用183
6.3.2液流电池系统的管理策略184
6.3.3液流电池系统的安全保护184
6.3.4液流电池系统的故障诊断185
参考文献186
第7章沉积型液流电池187
7.1概述187
7.2锌沉积电极188
7.2.1锌电极的反应189
7.2.2锌电极的钝化190
7.2.3锌电极的枝晶191
7.2.4锌电极的腐蚀193
7.3锌/溴液流电池193
7.3.1锌/溴液流电池技术原理193
7.3.2锌/溴液流电池技术研究进展194
7.3.3锌/溴液流电池技术应用197
7.4锌/镍液流电池201
7.4.1锌/镍液流电池技术原理201
7.4.2锌/镍液流电池镍电极201
7.4.3锌/镍液流电池技术研究进展202
7.5锌/铈液流电池206
7.5.1锌/铈液流电池技术原理206
7.5.2铈电极206
7.5.3锌/铈液流电池电解液208
7.6全沉积型铅酸液流电池208
7.6.1全沉积型铅酸液流电池技术原理208
7.6.2全沉积型铅酸液流电池技术研究进展209
参考文献210
第8章液流电池的应用212
8.1引言212
8.2大规模储能设备的技术要求213
8.3电力系统削峰填谷220
8.4应急备用电站224
8.5电动车充电站226
8.6通信基站228
8.7高能耗企业备用电源228
8.8液流电池技术的产业化挑战228
参考文献229
1.1能源概述1
1.2风能、太阳能可再生能源发电的发展现状2
1.2.1光伏电池发电发展现状4
1.2.2风能发电发展现状5
1.3可再生能源发电的作用7
1.4储能技术在可再生能源发电中的作用7
参考文献9
第2章储能技术10
2.1储能技术的分类及应用领域11
2.2大规模电池储能技术的要求11
2.3抽水储能技术12
2.3.1抽水储能技术的原理12
2.3.2抽水储能技术现状14
2.3.3抽水储能技术发展趋势15
2.4压缩空气储能技术15
2.4.1压缩空气储能技术的原理15
2.4.2压缩空气储能技术现状17
2.4.3压缩空气储能技术发展趋势17
2.5锂离子电池18
2.5.1锂离子电池的原理19
2.5.2锂离子电池技术现状20
2.5.3锂离子电池技术发展趋势22
2.6钠/硫电池22
2.6.1钠/硫电池的原理22
2.6.2钠/硫电池储能系统24
2.6.3钠/硫电池技术现状25
2.7钠/镍电池27
2.7.1钠/镍电池的原理27
2.7.2钠/镍电池储能系统29
2.7.3钠/镍电池技术现状33
2.7.4钠/镍电池发展趋势34
参考文献34
第3章液流电池储能技术36
3.1液流电池储能技术的原理36
3.2液流电池的结构与组成38
3.2.1液流电池单体电池38
3.2.2液流电池电堆38
3.2.3液流电池单元储能系统模块39
3.3液流电池特点、分类40
3.3.1液流电池特点40
3.3.2液流电池分类42
3.4全钒液流电池43
3.5锌/溴液流电池45
3.5.1溴的渗透性抑制技术研究46
3.5.2枝晶生成抑制技术研究47
3.5.3电极材料与电池性能研究47
3.5.4锌/溴液流电池示范应用49
3.6多硫化钠/溴液流电池50
3.7锌/镍液流电池52
3.8铁/铬液流电池54
3.9钒/多卤化物液流电池54
3.10锌/铈液流电池55
3.11铅酸单液流电池55
3.12液流储能电池应用56
参考文献56
第4章液流电池电化学基础58
4.1电化学基本概念58
4.1.1电子导体与离子导体58
4.1.2原电池与电解池59
4.1.3电解质及离子水化作用、离子氛60
4.1.4浓度、活度与活度系数60
4.1.5离子淌度与电导率61
4.1.6电极/溶液界面结构61
4.1.7法拉第定律62
4.2电化学热力学63
4.2.1相间电位和电极电位63
4.2.2绝对电极电位与相对电极电位64
4.2.3液体接界电位66
4.2.4平衡电极电位、电池电动势与能斯特方程67
4.2.5电池电动势与温度、压力的关系68
4.3电极过程动力学68
4.3.1不可逆的电极过程及速率控制步骤68
4.3.2电极电位对电子转移步骤速率的影响69
4.3.3稳态极化时的动力学公式70
4.3.4多电子转移过程71
4.3.5液相传质的方式及稳态扩散过程72
4.3.6稳态扩散中的浓差极化73
4.3.7电化学极化和浓差极化共存时的动力学规律74
4.3.8液流电池的电压损失74
4.4电沉积过程75
4.4.1金属的阴极过程及电沉积75
4.4.2电沉积的可能性和影响因素76
4.4.3金属离子的电沉积77
4.4.4电结晶过程77
4.5电化学研究方法78
4.5.1稳态极化曲线78
4.5.2循环伏安曲线79
4.5.3电化学阻抗方法81
4.5.4电位滴定法82
4.5.5电池性能测试83
参考文献84
第5章液流电池关键材料85
5.1液流电池电极材料85
5.1.1液流电池电极材料分类86
5.1.2铁/铬液流电池电极87
5.1.3多硫化钠/溴液流电池电极87
5.1.4全钒液流电池电极90
5.1.5锌/镍液流电池电极91
5.1.6全沉积型铅酸液流电池电极91
5.2液流电池电极特性及评价方法92
5.2.1电极反应影响因素93
5.2.2全钒液流电池电极材料93
5.2.3电极材料的表征99
5.3液流电池双极板材料102
5.3.1液流电池双极板材料的功能与作用102
5.3.2液流电池双极板材料的种类103
5.3.3液流电池双极板的特性及表征104
5.3.4电极双极板一体化106
5.4离子传导隔膜材料107
5.4.1液流电池用离子传导隔膜材料的分类108
5.4.2全钒液流电池离子传导隔膜材料110
5.4.3液流电池用离子传导隔膜材料的制备及性能117
5.4.4离子传导隔膜材料的改性与优化124
5.5电解质溶液129
5.5.1液流电池电解质溶液的分类129
5.5.2液液型液流电池性能的影响因素148
5.5.3水和钒离子迁移规律153
参考文献161
第6章液流电池电堆、系统及管理控制165
6.1电堆结构与设计165
6.1.1电堆结构165
6.1.2电堆设计168
6.1.3液流电池模拟研究方法及进展171
6.2液流电池系统179
6.2.1液流电池系统组成179
6.2.2液流电池系统设计180
6.3液流电池系统管理183
6.3.1液流电池系统的管理作用183
6.3.2液流电池系统的管理策略184
6.3.3液流电池系统的安全保护184
6.3.4液流电池系统的故障诊断185
参考文献186
第7章沉积型液流电池187
7.1概述187
7.2锌沉积电极188
7.2.1锌电极的反应189
7.2.2锌电极的钝化190
7.2.3锌电极的枝晶191
7.2.4锌电极的腐蚀193
7.3锌/溴液流电池193
7.3.1锌/溴液流电池技术原理193
7.3.2锌/溴液流电池技术研究进展194
7.3.3锌/溴液流电池技术应用197
7.4锌/镍液流电池201
7.4.1锌/镍液流电池技术原理201
7.4.2锌/镍液流电池镍电极201
7.4.3锌/镍液流电池技术研究进展202
7.5锌/铈液流电池206
7.5.1锌/铈液流电池技术原理206
7.5.2铈电极206
7.5.3锌/铈液流电池电解液208
7.6全沉积型铅酸液流电池208
7.6.1全沉积型铅酸液流电池技术原理208
7.6.2全沉积型铅酸液流电池技术研究进展209
参考文献210
第8章液流电池的应用212
8.1引言212
8.2大规模储能设备的技术要求213
8.3电力系统削峰填谷220
8.4应急备用电站224
8.5电动车充电站226
8.6通信基站228
8.7高能耗企业备用电源228
8.8液流电池技术的产业化挑战228
参考文献229
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