钒电池,即钒氧化还原液流电池(VRB),是一种基于金属钒的先进且广泛商用的氧化还原液电池。
液流电池是指由电堆(包括电极和离子交换膜)、电解液储存和供应单元以及电池管理和控制单元组成的电池类型。与其他电池的主要区别在于电解液的存储模式。在运行过程中,正负电解液分别从正负极电解液储罐通过循环泵进入电堆正负极单元,然后通过管道返回正负极电电解液储槽,完成循环。
在堆叠中,正极和负极电解质的活性物质在电极上发生电化学反应。在反应过程中,只有价态变化而没有相变。正极和负极电解质由高离子交换膜和交换电荷隔开。
钒电池的电能以化学能的形式储存在不同价钒离子的硫酸电解液中。电解液压通过外部泵注入电池组,使其在不同液体储罐和半电池的闭合回路中循环。质子交换膜用作电池组的膜。电解质溶液平行流过电极表面并产生电化学反应。电流通过双电极板收集和传导,从而将存储在溶液中的化学能转换为电能。
钒电池电解液中含有四种不同的氧化钒离子,溶解在硫酸中。正极电解液包含钒(V)和钒(V)“氧化还原”对,负极电解液包括钒(II)和钒(“III”)气化还原对。
充电过程中,阳极vo2+转化为vo2*,阴极v2+转化为v3*;放电期间,阳极VO2转换为VO2*,开路极V3·转换为v2*。这种可逆反应过程使钒电池能够顺利充电、放电和再充电。