铁-铬液流电池(铁铬液流电池,简称FCRC)是高效、可持续、安全的存储和供应可再生能源的电化学装置。其正极为铁溶液,负极为铬溶液,电解液由硫酸亚铁和硫酸铬组成,传导离子为铬离和铁离子。在充电时,两个溶液间的离子通过膜分隔传输,储存能量;放电时,离子在电极间迁移,产生电流。

铁-铬液流电池概述
铁-铬液流电池储能系统 图摄于国电投展台
今天给大家简单介绍一下铁-铬液流电池,如有不足欢迎加群交流指正。
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1. 铁铬液流电池原理

这种电池的工作原理与全钒电池相似,但使用的活性物质不同。铁铬液流电池与全钒液流电池主要的区别在于其正极。
在铁铬液流电池中,正极涉及二价铁和三价铁的转化,负极仍是二价铬和三价铬的转换。
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铁铬液流电池技术原理图

  • 在充电过程中,铁(Fe²⁺)离子在正极被氧化成铁(Fe³⁺)离子,Fe2+ → Fe3+ + e−;
  • 与此同时,铬(Cr³⁺)离子在负极被还原成铬(Cr²⁺)离子。Cr3+ + e− → Cr2+。

充电过程中,电子从电池的正极流向负极,这是通过外部电路完成的。此时,电池存储电能,化学能的形式保存在电解液中。
  • 放电时,正极的铁(Fe³⁺)离子接受电子被还原成铁(Fe²⁺)离子。Fe3+ + e− → Fe2+;

  • 同时,负极的铬(Cr²⁺)离子失去电子被氧化为铬(Cr³⁺)离子,Cr2+ → Cr3+ + e−。

放电过程中,电子从负极流向正极,通过外部电路提供电能给外部设备。此时,之前储存的化学能转换成电能被使用。

2.  铁铬液流电池技术优缺点

铁铬液流电池技术以其长寿命和长时储能的能力而著称,适合大规模储能应用。这种电池的电解液成本较低,有助于降低整体运营成本。此外,铁铬液流电池在环境友好性和安全性方面表现优异,且能够适应不同的温度环境,使其在可再生能源领域尤为受到重视。

铁-铬液流电池概述

然而,铁铬液流电池技术面临几个技术瓶颈,包括离子互串现象,这会导致电池的正极和负极电解液交叉污染,影响电池性能和寿命。此外,析氢问题和离子交换膜的高成本也是制约其发展的关键因素。Cr离子的活性较差和电流密度低进一步限制了其效率和输出性能。这些挑战需要通过技术创新来克服,以实现更广泛的商业应用。

铁-铬液流电池概述
目前铁铬液流电池的这些瓶颈大部分已被企业攻克。

3.  铁铬液流电池应用场景

液流电池超长循环寿命、高安全稳定性、绿色环保,是最适合长时储能的技术路线。

铁-铬液流电池概述

铁-铬液流电池概述

液流电池在发电侧、电网侧、用户侧及独立的共享储能等场景都有重要的应用。

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在发电侧,液流电池的应用主要体现在与新能源的一体化配套上。它们能够提高风电和光伏基地的功率输出平滑性,响应自动发电控制(AGC)调度,优化并网操作,从而提升电站的并网友好性。

此外,液流电池在火电场合中通过火储联调技术增强了调频和调峰能力,同时也为孤岛和偏远地区通过光伏结合长时储能系统提供稳定电源,减少对外部电源和柴油发电机的依赖。

在核电站,液流电池则作为应急电源使用,有助于减少核电站在调峰时的压力。

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图摄于和瑞储能展台

电网侧,液流电池通过提供关键节点的辅助服务如调峰调频、爬坡和电压支撑等,增强了电网的稳定性和可靠性。它们还在特高压输电端增加了调峰能力,优化电能的传输效率。

此外,液流电池也被用于城市的应急备用电源系统中,为政府机关、医院及关键工业负载提供了可靠的应急电力,确保在电网意外断电时能快速恢复供电。

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1MW/6MWh铁-铬液流电池储能系统

在用户侧,液流电池支持了包括冶金、钢铁及化工等高耗能行业的碳减排需求,通过自备电源和光储充系统进行大容量能量时移。

它们还在零碳工业园区和物流园区中优化了可再生能源的消纳。数据中心通过使用液流电池提高了电源的可靠性,而虚拟电厂和微电网则借助液流电池提升了电能质量和并离网的快速切换能力,对于石油行业,液流电池也在配电网的增容和柴油发电机替代方面发挥了重要作用。
铁-铬液流电池概述

铁铬液流电池可用于大规模储能领域 

资料来源:房茂霖等《铁铬液流电池技术的研究进展》

4.  铁铬液流电池厂商

为加强大家对产业链的认识,了解铁铬液流电池厂商,现向大家征集厂商,如后简单列举部分,欢迎大家补充,届时小编将在后续文章给大家详细介绍铁铬液流电池厂商。

国内企业

中海储能科技(北京)有限公司

北京西融储能科技有限公司

北京和瑞储能科技有限公司

湖北振华化学股份有限公司

上海朗雄能源科技有限公司

山东液流星储能科技有限公司

江苏朗雄储能科技有限公司

……

国外企业

Form Energy

ESS Inc.(美国)

ESI公司(澳大利亚)

VoltStorage(德国)

……
包括但不仅限于以上企业,欢迎大家补充

为了更好促进行业人士交流,艾邦搭建有液流电池产业微信群,包括电解液,电解液储罐,电堆(离子交换膜、电极、双极板、集流体电极框、密封等组件),电解液输送单元(管路、阀、泵、传感器等辅助部件),电池管理系统,以及下游储能电源侧,电网侧,用户侧等企业及其相关生产设备企业成员,欢迎大家进群交流。

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(包括但不限于)

时间

议题

演讲单位

08:50-09:00

开场介绍

艾邦高分子 江耀贵 创始人

09:00-09:30

全钒液流电池产业分析

承德新新钒钛 刘胜男 CEO

09:30-10:00

钒电池储能技术在新型电力系统建设中的支撑作用

大力储能 余龙海 总工程师

10:00-10:30

茶歇

10:30-11:00

全钒液流电池系统及关键材料研究进展与产业化

山西国润储能 胡励斌 江苏公司总经理

11:00-11:30

液流电池极板扩散电极交换膜电解质电子与离子阻抗测试关键技术

嘉兴大学G60产业创新研究院 唐普洪博士

11:30-12:00

圆桌讨论
1.未来能源系统中液流电池的角色与挑战
2.液流电池的商业化障碍与市场机会

12:00-13:30

午餐

13:30-14:00

全钒液流电池系统产品及解决方案(BMS 和 EMS)

合肥工业大学 李鑫 所长/副教授

14:00-14:30

液流行业的出海之旅,能从光伏借鉴哪些经验?

艾博特瑞 吕汇锌 合伙人&首席营销官

14:30-15:00

液流电池主要技术路线对比分析

巨安储能 孟锦涛 总经理

15:00-15:30

锌溴液流电池储能技术及应用场景

恒安储能 张语益 副总经理

15:30-16:00

茶歇

16:00-16:30

液流储能电堆激光焊接及其自动化生产线

南京帝耐激光 龚传波 董事长

16:30-17:00

液流电池关键膜材制备工艺与设备

东福来 李东阳 总经理

17:00-17:30

液流电池产业化进展及其挑战

大连海事大学 马相坤 教授

17:30-18:00

液流电池结构-密封-可靠性寿命优化设计加速商业应用

及瑞工业设计 王苓 咨询总裁

18:00-20:00

晚宴

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原文始发于微信公众号(艾邦液流电池网):铁-铬液流电池概述

液流电池(Flow Battery)是一种可充电电池,它通过液体电解质的流动来存储电能。与传统的固态电池(如锂离子电池)不同,液流电池的能量存储组件(电解质)是分离的,通常储存在外部容器中,在充放电过程中通过电池单元循环。
液流电池是一种活性物质存在于液态电解质中的电池技术,电解液在电堆外部,在循环泵的推动下流经电堆,实现化学能与电能的转换。国际上液流电池主要有全钒液流电池、锌溴电池、铁铬电池、多硫化钠溴电池4种技术路线。
其中全钒液流电池目前产业链建设和技术成熟度相对较高。全钒液流电池系统由功率单元(电堆),能量单元(电解液和电解液储罐),电解液输送单元(管路、阀、泵、传感器等辅助部件)以及电池管理系统等组成。其中,电堆由离子交换膜、电极、双极板、电极框、密封等材料构成。液流电池生产线包括(双极板,膜裁切,碳毡裁切,电堆堆叠组装)等。欢迎申请加入微信群。
另外欢迎加入通讯录:https://www.aibang360.com/contacts/100278100042
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作者 808, ab