钒电池的电解液混合强化

郭欣悦 李翠翠 郎璇嘉

摘要：全钒液流电池以其安全性能高，循环寿命长，作用速度快等特点，近年来在固定型储能系统上得到了推广。钒电解液作为钒电池的活性物质是电池最重要组成部分之一，钒电解液性能的好坏和钒离子浓度对电池性能有直接影响。对钒电池电解液的混合方面的研究以及国内外研究现状作了综述。

关键词：钒电解液；混合強化；离子交换膜

1工作原理及特性

1.1钒电池工作原理

钒电池全称为全钒氧化还原液流电池，工作原理是外接泵把溶液从储液槽压入电池堆体内完成电化学反应之后，溶液再回到储液槽，液态的活性物质不断循环流动。全钒液流电池在充电时，将电能转化为化学能储存在不同价态的钒离子中，此时，正极VO2+氧化为VO2+，负极中的V3+还原为V2+。放电时正极VO2+氧化为VO2+，负极中V2+转化为V3+。

放电时反应方程式如下：

正极：VO2++2 H++ e=VO2++H2O

V0=0.999 V（vs.NHE）（1）

负极：V2+-e=V3+ V0=-0.255 V（vs.NHE）（2）

式中：V0为氧化还原电对相对于标准氢电极的标准电势。从上式可知钒电池正负极的标准电势差为1.26 V，这是对于正负极活性溶液浓度均为1 mol/L 而言，如果溶液混合强度提升，电势差也会增大，更具实用价值。

2电解液的混合强化

2.1混合强化方式

混合强化意为在流体中加入某原件或用外力使流体混合的更加均匀充分。

钒电池在工作时，V4+/V5+在阳极反应室中工作，但此时由于其自身的特性，V5+离子容易析出沉淀，大部分的V5+离子存在于阳极反应室的底部，导致一部分离子不能正常的工作。V2+/V3+在阴极反应室工作，同样，V2+在阴极反应室中容易浮于表面，与阴极反应室上方的氧气接触被氧化，产生自放电效果，影响电池的效率。……