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本成果針對全釩液流電池和鐵鉻液流電池，開發了一種高性能電極，可以實現高催化活性的同時，保持高穩定性，長期運行過程中性能無衰退。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 雙碳背景下，以風能和太陽能為代表的可再生能源發電發展迅速。然而，可再生能源的間歇性、波動性等特征是其大規模應用的瓶頸。發展電網級的儲能系統是解決這一問題的有效途徑。在現有的大規模儲能技術中，液流電池具有可擴展性好、效率高、安全好、壽命長、易回收等優點，頗具發展潛力。 目前液流電池由于電堆性能較差，功率密度較低，導致制造電堆所需核心材料用量較大，成本較高，限制了其推廣應用。提高液流電池電極的催化活性是提升電池性能的關鍵。本成果針對全釩液流電池和鐵鉻液流電池，開發了一種高性能電極，可以實現高催化活性的同時，保持高穩定性，長期運行過程中性能無衰退。同時，該高性能電極的生產成本經核算，相較于傳統電極未有明顯提升。實驗室測試數據表明，基于該400cm2高性能電極的全釩液流電池單電池，運行電流密度可達200mAcm2(基于傳統電極的電池電流密度僅為120mAcm-2)，能量效率超過80%，在1000次充放電循環測試過程中，電極性能無衰退。該成果將有助于液流電池電堆成本降低20-40%，對高性能液流電池的開發起到關鍵推動作用助力儲能產業的發展。

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本發明公開了一種鉛液流電池及其電解槽。該鉛液流電池包括電解槽、循環裝置、正極板、負極板以及儲液罐；所述電解槽包括正極插槽、負極插槽以及電解液腔，所述正極插槽以及負極插槽平行設置，且在垂直方向通過電解液腔連通；所述正極板以及所述負極板分別通過所述正極插槽以及負極插槽與所述電解槽固定；所述電解槽的側面設置有進水口和出水口，所述進水口和出水口在水平方向與電解液腔連通；所述電解液腔以及所述儲液罐中裝有電解液，所述循環裝置連接所述儲液罐以及所述電解槽的進水口，同時連接所述電解槽的出水口以及所述儲液罐。該鉛液流

液流電池儲能系統是一種安全、高效的電化學儲能技術。在光伏、風能等新能源并網、智能電網、微電網、分布式能源系統、無電地區供電工程以及未來能源安全方面都將發揮巨大作用。具有能量和功率獨立（設計靈活）、深度放電、大電流放電不損壞電池、使用壽命長等優點。 本項目組在全釩液流電池方面經過十余年的研究和產學研合作，積累了豐富的理論研究成果和實踐經驗，取得了多項獨創性成果。在電池關鍵材料（雙極板、電解液）和電堆結構設計等方面具有多項專利技術，擁有設計、制造25kW 單堆電池和液流電池儲能系統的集成技術。 在電堆設計和系統集成方面，項目組針對大型液流電池電堆和系統進行了系統的研究：采用模擬仿真技術，優化流場設計，使電堆結構更加高效、可靠；優化的管路設計方案可減小管路系統中的旁路電流損失，提高能量轉化效率；電池系統循環運行過程中的先進熱量管理技術為電池體系長期穩定運行提供了保障。 雙極板是液流電池關鍵零部件，對電池性能、壽命和成本有重要影響。高性能、長壽命、低成本的雙極板是液流電池領域高度期待的關鍵材料。目前已成功開發了新型液流電池雙極板并申請國家發明專利。研制的雙極板具有電導率高、穩定性好、強度高、耐腐蝕、成本低的突出優點，各項指標達到國際領先。高性能雙極板的成功研制，將大幅提高液流電池能量效率和使用壽命，同時可顯著降低儲能成本，將有力推動液流電池在儲能領域的大規模應用。目前已與新能源企業簽訂了合作協議，將為我國百兆瓦級的全釩液流電池大規模儲能項目提供高性能雙極板，將實現雙極板經濟效益3億元。  具有自主知識產權的液流電池雙極板大規模制造技術 液流電池儲能系統優化設計 液流電池電堆設計和制造技術 液流電池儲能系統集成技術

項目成果/簡介:液流電池儲能系統是一種安全、高效的電化學儲能技術。在光伏、風能等新能源并網、智能電網、微電網、分布式能源系統、無電地區供電工程以及未來能源安全方面都將發揮巨大作用。具有能量和功率獨立（設計靈活）、深度放電、大電流放電不損壞電池、使用壽命長等優點。本項目組在全釩液流電池方面經過十余年的研究和產學研合作，積累了豐富的理論研究成果和實踐經驗，取得了多項獨創性成果。在電池關鍵材料（雙極板、電解液）和電堆結構設計等方面具有多項專利技術，擁有設計、制造25kW 單堆電池和液流電池儲能系統的集成技術。在電堆設計和系統集成方面，項目組針對大型液流電池電堆和系統進行了系統的研究：采用模擬仿真技術，優化流場設計，使電堆結構更加高效、可靠；優化的管路設計方案可減小管路系統中的旁路電流損失，提高能量轉化效率；電池系統循環運行過程中的先進熱量管理技術為電池體系長期穩定運行提供了保障。雙極板是液流電池關鍵零部件，對電池性能、壽命和成本有重要影響。高性能、長壽命、低成本的雙極板是液流電池領域高度期待的關鍵材料。目前已成功開發了新型液流電池雙極板并申請國家發明專利。研制的雙極板具有電導率高、穩定性好、強度高、耐腐蝕、成本低的突出優點，各項指標達到國際領先。高性能雙極板的成功研制，將大幅提高液流電池能量效率和使用壽命，同時可顯著降低儲能成本，將有力推動液流電池在儲能領域的大規模應用。目前已與新能源企業簽訂了合作協議，將為我國百兆瓦級的全釩液流電池大規模儲能項目提供高性能雙極板，將實現雙極板經濟效益3億元。 具有自主知識產權的液流電池雙極板大規模制造技術液流電池儲能系統優化設計液流電池電堆設計和制造技術液流電池儲能系統集成技術知識產權類型:發明專利 、 軟件著作權技術先進程度:達到國內領先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:國家級計劃/專項類別:科技部重大專項計劃

利用輻射技術研制電池的離子交換隔膜，最早從日本原子能研究所開始，出發點是代替Nafion的工藝，制備性價比更高的膜材料。電離輻射技術，特別是基于電子加速器的電子束輻射加工技術，不使用催化劑/引發劑，室溫操作，高效快速, 適合大量生產。目前輻射加工技術已廣泛應用于各種工業材料的生產，如電線、電纜、輪胎、發泡材料、熱收縮材料等行業。本項目是在早期輻射接枝技術制備離子交換膜的基礎上，在工藝體系中使用功能化離子液體代替含有陰陽離子一般離子交換功能基團，成功制備出具有更高耐熱、化學穩定性、良好導電性、極為優異抗釩離子滲漏的兩性離子交換膜（HUST-IL膜），并且在釩液流電池中的實際電池測試實驗中電池效率優于Nafion系列膜。需要特別指出的是，本項目在制備工藝方面取得了重要突破，不需要一般陽離子交換膜中的磺化工藝，非常環保，并且在工藝上成功發展出替代傳統固液接枝反應的工藝體系，避免了接枝反應的復雜工藝和質量控制問題；本項目的工藝技術，使電池隔膜的輻射制備工藝從傳統的輻射接枝轉變為輻射交聯工藝，通過鋪膜和固體膜輻照即可完成制備，與現有電線電纜片材的輻射交聯工藝通用，工藝簡單，極易量產和推廣。 【技術優勢】 (1) 本項目所得到的HUST-IL隔膜產品，其釩離子滲透率比Nafion膜（Nafion115，117）降低約1200倍，導電率提高3倍以上，電池效率實現了對Nafion膜的超越； (2) 在制備工藝方面的重要突破：不需要一般陽離子交換膜中的磺化工藝，非常環保，并且在工藝上成功發展出替代傳統固液接枝反應的工藝體系，避免了接枝反應的復雜工藝和質量控制問題； (3) 本項目電池隔膜的輻射制備工藝從傳統的輻射接枝轉變為輻射交聯工藝，通過鋪膜和固體膜輻照即可完成制備，與現有電線電纜片材的輻射交聯工藝通用，工藝簡單，極易量產和推廣。 【技術指標】 HUST-IL隔膜產品：釩離子滲透率比Nafion膜（Nafion115，117）降低約1200倍，導電率提高3倍以上，電池效率實現了對Nafion膜的超越。

以天然氣開采中存在的高含氣率氣液兩相流在線測量為背景，針對氣田單井井口濕天然氣測量對低成本、實時性、雙參數測量的需求，采用V錐節流裝置，通過理論分析、室內實驗和數值模擬、工業現場驗證，從測量機理和測量模型兩個角度研究內置V錐管內氣液兩相流動特性。闡明了流型、截面含氣率、摩擦壓降以及V錐壓力損失等流動規律并建立了相應的實驗關聯式；獲得了兩相流流經V錐后尾渦的動力學特性及變化規律；提出了基于單V錐節流元件的濕氣氣液流量雙參數測量方法。目前的在線式濕氣流量計多采用組合測量法，可分為單相流量計組合、單相流量計與相含率傳感器組合兩大類。組合測量法存在裝置結構復雜、設備體積龐大、購置維護費用高等問題，有些流量計還包含放射源，安全管理難度大。本課題組提出的基于單V錐節流元件的濕氣流量計結構簡單、設備體積小、成本低、流動阻力小、測量精度高、重復性好。目前市面上的濕氣流量計以國外企業的產品為主，其價格都在￥100萬元以上，本課題組提出的V錐濕氣流量計總造價低于￥10萬元。據統計，僅蘇里格氣田產氣井數量在7000口以上，若采用V錐濕氣流量計進行單井計量不僅可以顯著降低成本，同時可以優化生產工藝，經濟效益明顯。

西安交大前沿院何剛教授團隊采用共軛擴展和水溶性修飾等手段，成功制備了一系列大共軛結構的二酰亞胺衍生物（NDI、PDI和TPDI），并將其作為有機負極電解液制備了高穩定性、雙電子存儲的中性水系有機液流電池。