全钒液流电池不对称设计及相关科学问题研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21576154
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0809.光化学与电化学工程
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Vanadium redox flow battery (VRFB) has unique and highly competitive features compared to other secondary battery systems, including the ability to scale-up the battery storage capacity at low capital cost, long cycle life, and flexible design. VRFB can be used in the fields such as large-scale electricity energy storage, peak shaving, and distributed power supply et al. However, low energy density and serious capacity fading are still the technical problems which restrict the commercial application of VRFB. By asymmetrical design, this project can adjust the electrodes (the activation extent and the thickness of the electrode) and electrolyte (vanadium ion concentration and the concentration of sulfuric acid) of the cathode and anode of the VRFB, to achieve: (1) electrode kinetics matches with the electrochemical reaction on cathode and anode, to eliminate the side reaction of hydrogen (oxygen) evolution; (2) reduces the net electrolyte migration rate during the charge-discharge process; (3) increases the coulomb efficiency and energy efficiency of the VRFB, and finally, extends its cycle life. In the meantime, the project is also aimed to reveal the mechanism of electrolyte imbalances and charge capacity fading of the asymmetric VRFB through in-situ monitoring the change of concentration (volume) of the anolyte and catholyte, real-time tracking the change of the concentration of side reaction products in the gas phase of the electrolyte tank, combined with the charge-discharge test and electrochemical impedance spectroscopy measurements. It will provide a scientific basis for further research and development of large scale, long cycle life, and highly efficient VRFB energy storage system based on the asymmetric design.
全钒液流电池(钒电池)具有易规模化、长寿命、选址自由等特点,是最有前景的储能技术之一,可应用于大规模储能、电网调峰、分布式供电等领域。能量密度偏低和蓄电容量衰减较快是制约钒电池实际应用的技术难题和研究热点。本项目拟通过对钒电池正、负极的电极(电极活化程度和厚度的不同)和电解液(钒离子浓度和硫酸浓度的不同)进行不对称设计和调控,实现钒电池正、负极电化学反应的电极过程动力学匹配,减少析氢(氧)副反应,降低钒电池充、放电过程中的电解液净迁移率,提高钒电池的电流效率和能量效率,延长其循环寿命;同时在不对称钒电池长期充放电运行过程中,在线监测正、负极电解液浓度和体积变化,实时跟踪正、负极电解液储罐气相组分中的副反应产物浓度变化,结合电池充放电测试数据和电化学阻抗谱的变化趋势,揭示不对称钒电池的电解液失衡和电池容量衰减机制,为进一步研制基于不对称设计的大功率、长寿命、高效率钒电池储能系统提供科学依据。

结项摘要

全钒液流电池具有容易规模化(兆瓦级)、超长寿命(>10000次循环)、设计灵活(功率和容量独立)、安全性高(水相电解液体系)、回收残值高(电解液几乎可永久性利用)等突出优点,成为目前发展最快、最有前景的大规模(电网级)储能技术之一。.能量密度偏低和蓄电容量衰减较快是制约全钒液流电池实际应用的技术难题和研究热点,对全钒液流电池的关键材料(电极和电解液)进行系统研究和合理使用是解决上述问题的有效手段。本项目的主要研究内容包括全钒液流电池在线监测系统的搭建及优化、电极评价方法学优化、电极在半电池和全电池下的合理电化学评价、正极析氧副反应的在线检测、负极析氢副反应及其抑制、正负极电解液的不对称设计以及酸度对电解液和电池性能的综合影响等方面。通过对全钒液流电池电极和电解液进行不对称设计和调控,有效地抑制了充放电过程中析氢(氧)等副反应、降低了电解液净迁移率、减缓了蓄电容量衰减、提高了能量效率和循环稳定性。结合在线监测系统所获得的正负极电解液体积、各价态钒离子浓度和副反应比例等实时数据,揭示了长周期循环过程中全钒液流电池电解液失衡和电池容量衰减机制。.我们相信,本项目在电极、电解液和在线监测等方面取得的基础/创新研究成果,将为进一步研制基于不对称设计的大功率、长寿命、高效率全钒液流电池储能系统提供科学依据和数据支持。

项目成果

期刊论文数量(31)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Carbon layer-confined sphere/fiber hierarchical electrodes for efficient and durable vanadium flow batteries
用于高效耐用钒液流电池的碳层限制球/纤维分层电极
  • DOI:
    10.1016/j.jpowsour.2018.09.077
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Journal of Power Sources
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Zhao Yang;Yu Lihong;Qiu Xinping;Xi Jingyu
  • 通讯作者:
    Xi Jingyu
Achieving efficient and inexpensive vanadium flow battery by combining CexZr1-xO2 electrocatalyst and hydrocarbon membrane
CexZr1-xO2电催化剂与碳氢化合物膜相结合实现高效、廉价的钒液流电池
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2018.09.069
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Yu Lihong;Un Feng;Xiao Wangdong;Xu Ling;Xi Jingyu
  • 通讯作者:
    Xi Jingyu
Toward Cheaper Vanadium Flow Batteries: Porous Polyethylene Reinforced Membrane with Superior Durability
迈向更便宜的钒液流电池:具有卓越耐用性的多孔聚乙烯增强膜
  • DOI:
    10.1021/acsaem.8b00083
  • 发表时间:
    2018-04-01
  • 期刊:
    ACS APPLIED ENERGY MATERIALS
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Mu, Di;Yu, Lihong;Xi, Jingyu
  • 通讯作者:
    Xi, Jingyu
Acid-base membranes of imidazole-based sulfonated polyimides for vanadium flow batteries
全钒液流电池用咪唑基磺化聚酰亚胺酸碱膜
  • DOI:
    10.1016/j.memsci.2018.02.003
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    Journal of Membrane Science
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Wang Lie;Yu Lihong;Mu Di;Yu Liwei;Wang Lei;Xi Jingyu
  • 通讯作者:
    Xi Jingyu
Holey-engineered electrodes for advanced vanadium flow batteries
用于先进钒液流电池的多孔电极
  • DOI:
    10.1016/j.nanoen.2017.11.012
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    NANO ENERGY
  • 影响因子:
    17.6
  • 作者:
    Liu, Yuchen;Shen, Yi;Xi, Jingyu
  • 通讯作者:
    Xi, Jingyu

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

Steam reforming of ethanol for
乙醇蒸汽重整
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓小芝;孙杰;于姗姗;席靖宇
  • 通讯作者:
    席靖宇

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

席靖宇的其他基金

全钒液流电池用新型离子交换膜构效关系及其电池性能研究
  • 批准号:
    20973099
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    32.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型复合质子交换膜及其在燃料电池和液流电池中的应用
  • 批准号:
    50606021
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码