在全球積極推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型，全力邁向低碳可持續(xù)發(fā)展的大背景下，大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的核心要素。液流電池技術(shù)，憑借優(yōu)勢(shì)，正逐步成為能源領(lǐng)域的焦點(diǎn)，為能源轉(zhuǎn)型注入強(qiáng)勁動(dòng)力。

一、液流電池技術(shù)優(yōu)勢(shì)凸顯

      液流電池技術(shù)體系豐富多樣，包含全釩、鋅鐵、鋅溴、鐵鉻等二十余種技術(shù)路線。其中，全釩液流電池作為典型代表，以工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)備受關(guān)注。與鋰離子電池不同，釩電池主要依靠不同價(jià)態(tài)的釩離子實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電，且其正負(fù)極兩側(cè)分別配備電解液儲(chǔ)罐，借助循環(huán)泵讓電解液在電池內(nèi)部參與反應(yīng)。

      從性能特性來看，液流電池具有多重顯著優(yōu)勢(shì)。首先，在循環(huán)壽命方面表現(xiàn)好，多數(shù)技術(shù)路線可輕松實(shí)現(xiàn)一萬次以上的循環(huán)充放電，部分先進(jìn)技術(shù)甚至能達(dá)到兩萬次以上，整體使用壽命長(zhǎng)達(dá) 20 年或更久。這意味著在長(zhǎng)期使用過程中，無需頻繁更換電池，大大降低了維護(hù)成本和資源浪費(fèi)。其次，液流電池自放電現(xiàn)象極其微弱，即便存放數(shù)天乃至數(shù)周，電量幾乎不會(huì)出現(xiàn)衰減，這一特性為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能提供了堅(jiān)實(shí)保障。再者，其響應(yīng)速度極快，能夠在瞬間完成充放電狀態(tài)的切換，響應(yīng)時(shí)間僅需 1 毫秒，這對(duì)于電力系統(tǒng)的快速調(diào)節(jié)和穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

二、技術(shù)革新推動(dòng)性能提升

      近年來，科研人員在液流電池技術(shù)革新方面不斷取得突破。以中國(guó)科學(xué)院院士趙天壽團(tuán)隊(duì)為例，他們通過深入的基礎(chǔ)理論研究，在關(guān)鍵材料與器件方面進(jìn)行創(chuàng)新，使液流電池性能得到大幅提升。將電流密度提高到主流水平的 3 倍以上，電解液利用率提升至 80%，并且在經(jīng)過兩萬次循環(huán)后，電池性能依然穩(wěn)定，無顯著衰減。這一系列技術(shù)突破，不僅增強(qiáng)了液流電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力，更為重要的是，為降低其成本奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通過提高性能，使得液流電池在單位成本下能夠提供更多的儲(chǔ)能服務(wù)，從而在經(jīng)濟(jì)上更具可行性。

      與此同時(shí)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院談鵬團(tuán)隊(duì)在液流電池領(lǐng)域也取得了重大進(jìn)展。他們?cè)O(shè)計(jì)出一種由鎵、銦以及鋅組成的液態(tài)合金電極（Ga80In10Zn10, wt.%）作為可流動(dòng)態(tài)負(fù)極，搭配堿性電解質(zhì)和空氣正極，成功實(shí)現(xiàn)了超高能量密度與快速充電性能。該電池理論容量密度高達(dá) 1004.4Ahkg -1，在 10mA cm -2 的電流密度下，能保持平均容量密度 635.1Ahkg -1 的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定放電（123 小時(shí)）。尤為突出的是，其充電速度極快，可在 5 分鐘內(nèi)完成充電，堪比傳統(tǒng)汽油加注速度。此外，該電池采用水系電解質(zhì)，極大地降低了熱失控風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)在 800 次循環(huán)中展現(xiàn)出高效率，充電電壓為 1.77V，相比常規(guī)空氣電極能量效率提升 22%。通過添加特定比例的鋅和銦，有效抑制了電極枝晶生長(zhǎng)和化學(xué)副反應(yīng)，確保了電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

三、成本挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)策略

      盡管液流電池技術(shù)前景廣闊，但目前在成本方面仍面臨一定挑戰(zhàn)。以主流的全釩液流電池為例，由于使用了成本較高的釩金屬，導(dǎo)致每千瓦時(shí)的儲(chǔ)電容量成本超過 2000 元，這一成本遠(yuǎn)高于抽水蓄能等長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)，在一定程度上限制了其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，釩電解液成本在全釩液流電池成本構(gòu)成中占比約 40%。

     為應(yīng)對(duì)成本挑戰(zhàn)，業(yè)內(nèi)積極探索多種策略。一方面，通過提升電池電流密度、電解液利用率等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，降低系統(tǒng)成本。例如，前文提到的趙天壽團(tuán)隊(duì)和談鵬團(tuán)隊(duì)的技術(shù)創(chuàng)新成果，都有助于在提高性能的同時(shí)降低成本。另一方面，加快關(guān)鍵材料的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，減少對(duì)進(jìn)口的依賴，從而降低原材料成本。此外，從政策層面來看，政府可以考慮給予液流電池等初期高成本技術(shù)財(cái)政補(bǔ)貼與稅收優(yōu)惠，鼓勵(lì)企業(yè)加大研發(fā)和生產(chǎn)投入。同時(shí)，通過完善電力市場(chǎng)、碳市場(chǎng)等市場(chǎng)機(jī)制，以及創(chuàng)新共享儲(chǔ)能等商業(yè)模式，加快儲(chǔ)能成本的回收，提高液流電池項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

      值得欣慰的是，近兩年液流電池的全生命周期成本已呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。高工產(chǎn)研儲(chǔ)能研究所（GGII）預(yù)計(jì)，到 2026 年液流電池成本有望降至 2 元 / Wh 以內(nèi)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，液流電池成本下降空間巨大，未來其經(jīng)濟(jì)性將不斷提升。

四、廣泛應(yīng)用場(chǎng)景與市場(chǎng)前景

      隨著風(fēng)電、光伏等可再生能源在全球范圍內(nèi)的大規(guī)模裝機(jī)，其發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定性問題日益凸顯。液流電池憑借自身優(yōu)勢(shì)，在多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

      在電網(wǎng)調(diào)峰方面，液流電池能夠在用電低谷時(shí)儲(chǔ)存電能，在用電高峰時(shí)釋放電能，有效平衡電網(wǎng)供需，提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。在平滑可再生能源輸出方面，可對(duì)風(fēng)電、光伏等不穩(wěn)定的電能進(jìn)行儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)，使其輸出更加平穩(wěn)，便于并入電網(wǎng)。在分布式能源系統(tǒng)儲(chǔ)能中，液流電池可作為分布式發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能單元，保障分布式能源的穩(wěn)定供應(yīng)。此外，在備用電源領(lǐng)域，液流電池也能發(fā)揮重要作用，為重要設(shè)施和場(chǎng)所提供可靠的應(yīng)急電源保障。

     從市場(chǎng)前景來看，隨著政策持續(xù)加碼以及項(xiàng)目加速落地，液流電池市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。據(jù)中信證券測(cè)算，全釩液流電池到 2025 年新增規(guī)模將達(dá)到 0.53GW，2027 年將達(dá)到 1.07GW，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間分別為 58 億元和 109 億元。眾多企業(yè)也紛紛加速在液流電池領(lǐng)域的布局。例如，今年 3 月，偉力得 100MW/400MWh 全釩液流儲(chǔ)能電站項(xiàng)目在四川省樂山市開工，總投資 14 億元；2 月，云南楚雄州永仁縣 500MW/2GWh 全釩液流儲(chǔ)能系統(tǒng)集成生產(chǎn)線項(xiàng)目、永仁縣 300MW/1200MWh 全釩液流儲(chǔ)能電站項(xiàng)目開工，總投資額約 36.27 億元；1 月，總投資 80.8 億元的周口市液流電池全產(chǎn)業(yè)鏈綜合基地項(xiàng)目開工，全部投產(chǎn)達(dá)效后，預(yù)計(jì)年產(chǎn)值 172.6 億元。

      在全球能源轉(zhuǎn)型的緊迫需求下，液流電池技術(shù)憑借其安全性高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢(shì)，在大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。盡管當(dāng)前面臨成本挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的持續(xù)革新、成本的逐步降低以及應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，液流電池有望在能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，成為推動(dòng)全球能源結(jié)構(gòu)向綠色、可持續(xù)方向發(fā)展的重要力量。

產(chǎn)品展示

       SSC-PEFC20光電流動(dòng)反應(yīng)池實(shí)現(xiàn)雙室二、三、四電極的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以實(shí)現(xiàn)雙光路照射，用于半導(dǎo)體材料的氣-固-液三相界面光電催化或電催化的性能評(píng)價(jià)，可應(yīng)用在流動(dòng)和循環(huán)光電催化N2、CO2還原反應(yīng)。反應(yīng)池的優(yōu)勢(shì)在于采用高純CO2為原料氣可以直接參與反應(yīng)，在催化劑表面形成氣-固-液三相界面的催化體系，并且配合整套體系可在流動(dòng)相狀態(tài)下不斷為催化劑表面提供反應(yīng)原料。

      SSC-PEFC20光電流動(dòng)反應(yīng)池解決了商業(yè)電催化CO2還原反應(yīng)存在的漏液、漏氣問題，采用全新的純鈦材質(zhì)池體，實(shí)現(xiàn)全新的外觀設(shè)計(jì)和更加方便的操作。既保證了實(shí)驗(yàn)原理的簡(jiǎn)單可行，又提高了CO2還原反應(yīng)的催化活性，為實(shí)現(xiàn)CO2還原的工業(yè)化提供了可行方案。

      產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

    ● 半導(dǎo)體材料的電化學(xué)、光電催化反應(yīng)活性評(píng)價(jià)；

    ● 用于CO2還原光電催化、光電解水、光電降解、燃料電池等領(lǐng)域；                

    ● 微量反應(yīng)系統(tǒng)，極低的催化劑用量；

    ● 配置有耐150psi的石英光窗；

    ● 采用純鈦材質(zhì)，耐壓抗腐蝕；

    ● 導(dǎo)電電極根據(jù)需要可表面鍍金、鈀或鉑，導(dǎo)電性能佳，耐化學(xué)腐蝕；

    ● 光電催化池可與光源、GC-HF901（EPC）、電化學(xué)工作站、采樣系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)配合，搭建光電催化CO2還原系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)測(cè)試分析。