“液流+长时”系列堆垛

在液流长时储能系统中，电堆是实现能量转化的核心部件，其设计与性能直接影响储能效率、寿命及成本。以下以巨安储能铁基液流电池技术为例，解析液流长时储能的电堆技术特点：

一、电堆核心结构与功能

电堆由多个单电池串联组成，每个单电池包含以下关键组件：

• 电极：采用惰性材料（如碳毡）作为极板，提供电化学反应场所，铁基螯合物电解液在电极表面发生氧化还原反应（Fe³⁺/Fe²⁺价态转换），实现电能与化学能的转化。

• 隔膜：适配碱性铁基体系的Na/K型离子交换膜，调控离子传输（如Na⁺/K⁺），阻止正负极电解液混合，同时提升离子电导率，降低膜电阻。

• 流场板：设计多孔流道结构，确保电解液均匀分布，优化传质效率，避免局部浓度差导致的性能衰减。

二、长时储能电堆技术突破

1. 高稳定性材料体系

采用铁基螯合物电解液（如N-Fe³⁺/N-Fe²⁺），在碱性环境中溶解度提升，避免铁单质沉积导致的枝晶问题，电堆循环寿命超20000次。

电极材料经过表面改性，增强与电解液的相容性，降低析氢过电位，抑制副反应（如H₂析出），能量效率提升至70%以上（传统铁基液流电池仅50%）。

2. 高效传质与热管理设计

三维多孔传质技术：通过流场板孔隙率优化与电解液流速调控，减少浓差极化，单电堆功率密度达31.5kW，支持大功率充放电。

自分层液流架构：利用密度差实现电解液自然分层，搭配搅拌系统促进离子扩散，消除静态电池的自放电问题，适用于长时储能的持续稳定运行

3. 模块化与规模化生产

 电堆采用“标准化模块+灵活堆叠”设计，单个模块功率可按需组合（如10kW、50kW、100kW级），适配不同储能规模（从1MWh到100MWh级项目）。

四、典型应用案例

• 电网侧长时储能：中广核公安县200MW/800MWh铁基液流储能电站，采用模块化电堆集群，单电堆功率31.5kW，通过1000+电堆并联实现百兆瓦级储能，支持8小时持续放电，用于电网调峰与新能源消纳。

• 工商业侧峰谷套利：长江电气1MW/8MWh项目，电堆系统效率超72%，每年为企业节省电费超20%，同时作为备用电源应对停电需求。

五、技术发展趋势

液流长时储能电堆未来将聚焦两大方向：

1. 成本进一步降低：通过电堆材料国产化（如新型离子膜、碳基电极）与规模化生产，预计2027年系统成本较现有水平再降30%。

2. 性能升级：开发高电压电堆（如1.5V以上体系），提升能量密度，同时优化流场设计，将功率密度提升至50kW以上，适配更紧凑的储能场景。

封装技术实现“免维护”目标：通过集成化模块封装，减少密封点，降低泄漏风险，维护成本较传统液流电池降低60%。