全钒液流电池是一种基于金属钒的氧化还原可再生燃料电池。能量存储系统中的钒电池的电能以化学能的形式存储在不同价钒离子的硫酸电解液中。电解液压通过外部泵注入电池组。在机械动力的作用下,它在不同液体罐和半电池的闭合回路中循环。质子交换膜用作电池组的膜,电解质溶液平行流过电极表面并产生电化学反应。电流被收集并通过双极板传导,因此存储在溶液中的化学能被转换为电能。这种可逆过程使钒电池能够顺利完成循环充放电。
全钒液流电池的电解质基质通常是硫酸水溶液。其功能是保持电解液的低pH值,抑制钒离子的水解,增加电解液电导率,并降低欧姆极化。
使用硫酸水溶液的主要原因是硫酸离子的化学惰性强,不易被氧化或还原,因此副反应相对较少。同时,硫酸不易挥发,其水溶液的蒸气压低,因此系统的内部压力通常变化不大。
虽然作为基质支撑电解质的硫酸对储能没有直接贡献,但其含量将直接影响电解质的放电容量和能量效率。随着硫酸浓度的增加,电解液粘度增大,导致液体流动阻力增大,浓差极化效应加剧,导致放电结束时电压突然下降,总放电容量较小;电解液的整体电导率增加,欧姆极化效应减小,从而提高了能量效率。
通常,电解液中的硫酸浓度应控制在2~3mol/L。