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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 11

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