液流電池是一種蓄電裝置，它是常規(guī)電池和燃料電池之間的交叉之處。金屬鹽的液體電解質(zhì)被泵送通過一個由正極和負(fù)極組成的芯，并由膜隔開。在陰極和陽極之間發(fā)生的離子交換會產(chǎn)生電能。出現(xiàn)的最新技術(shù)是釩氧化還原電池，也稱為 釩液流電池。最好的電池似乎來自 WattJoule，尤其是因為它們的成本比其他V-flow電池低很多。

V型液流電池是完全容器化的，不可燃的，緊湊的，可以在半無限循環(huán)中重復(fù)使用的電池，可以釋放100％的存儲能量，并且不會降解超過20年。地殼中的釩比鋰多得多，并且我們每年產(chǎn)生的釩是鋰的兩倍。

大多數(shù)商用液流電池使用酸性硫和釩鹽作為電解質(zhì)；電極由石墨雙極板制成。釩是保持腐蝕受控的幾種有效活性材料之一。已嘗試使用液流電池，其中包含的貴金屬（例如鉑金）也用于燃料電池。研究正在繼續(xù)尋找低成本且容易獲得的材料。

通過泵激活，液流電池在20kWh以上的容量中表現(xiàn)最佳。據(jù)說它們可提供10,000多個完整周期，使用壽命約20年。每個電池產(chǎn)生1.15–1.55伏；它們串聯(lián)連接以達(dá)到所需的電壓水平。電池的比能量約為40Wh/kg，類似于鉛酸。與燃料電池類似，功率密度和加速速度適中。這使電池最適合用于大容量儲能。電力傳動系統(tǒng)和需要快速采取措施的負(fù)載均衡的需求更少。

電解液儲存在槽中。為了增加能量密度，可以使用現(xiàn)成的儲罐將儲罐尺寸增加一倍，與新系統(tǒng)相比，估計成本僅增加50％。更換電池時，電解液可以重復(fù)使用，從而進一步節(jié)省了成本。問題區(qū)域是容易腐蝕且價格昂貴的膜。據(jù)說添加劑可以解決這個問題。圖1說明了液流電池的概念。

圖1：液流電池。

電解液儲存在儲罐中，并通過堆芯抽水發(fā)電。充電是相反的過程。電解液的體積決定著電池的容量。

釩是23次上元素周期表并在中國，俄羅斯和南非被開采。受太陽支持的內(nèi)華達(dá)州中部可能很快會以嚴(yán)重氧化的碎石的形式出現(xiàn)。目前，90％的低品位釩用作增強鋼的添加劑。電池科學(xué)家，礦業(yè)公司和政界人士對釩成為“綠色能源”的戰(zhàn)略金屬感到興奮。根據(jù)德國亞琛的RWTH（2018），液流電池的成本約為每kWh350美元。

為了進行更精確的成本估算，將液流電池分為動力成本和能源成本。電力成本可能超過$1,500/kW，包括煙囪，泵，管道和電力電子設(shè)備。由儲罐和電解液組成的能源成本略高于$300/kWh。

自1996年以來，日本已使用超過100kWh的大型液流電池。目前一些最大的裝置具有幾兆瓦的容量，并且日本正在安裝用于頻率調(diào)節(jié)的液流電池，其輸出功率將高達(dá)60MWh。

朝著降低成本和減小尺寸的方向發(fā)展。與其建造類似于化工廠的巨型電池，不如將新型系統(tǒng)裝入通?？啥询B的250kWh的容器中?，F(xiàn)代液流電池在歐洲也很普遍。

1954年7月，氯化鈦液流電池獲得了第一項專利。如今，釩氧化還原電池由澳大利亞新南威爾士大學(xué)于1986年獲得了專利。術(shù)語“氧化還原”來自還原和氧化的“電子轉(zhuǎn)移”。

在TheArmchairTrader，我們認(rèn)為全球向清潔能源的過渡將成為未來十年主要的投資主題之一，其規(guī)?？膳c1990年代的互聯(lián)網(wǎng)革命或2010年代的智能手機相提并論。但是，儲能仍然是一個大問題–即使有了所有這些新的能源，您如何確保在風(fēng)不吹或太陽不照耀時社區(qū)獲得電力呢？

一種解決方案是液流電池（有時也稱為氧化還原液流電池）。它們是基于化學(xué)的能量電池，可以在電解質(zhì)中而不是常規(guī)電池的電極材料中存儲電荷。使用可充電液體的單液流電池可用于電網(wǎng)存儲，并推出后可為從醫(yī)院到礦山乃至城市的一切供電。

釩：在可再生能源中的重要作用

液流電池似乎將在全球可再生能源市場的發(fā)展中發(fā)揮重要作用，預(yù)計到2025年，其規(guī)模將達(dá)到1.5萬億美元。根據(jù)MarketsandMarkets的報告，液流電池市場的價值僅僅是2017年為1.87億美元，預(yù)計到2023年將達(dá)到9.46億美元。這意味著2018年至2023年的復(fù)合年增長率為32.7％。

釩電池技術(shù)因其高效率，卓越的能量密度以及最重要的是較長的使用壽命，對于儲能的資本成本而言似乎至關(guān)重要。能源公司正在尋求這樣的基礎(chǔ)設(shè)施解決方案，以幫助他們建立一個廉價可靠地運行的電網(wǎng)，并且使用昂貴釩的電池可以持續(xù)使用數(shù)年。

低成本儲能在未來幾年將變得非常重要，釩氧化還原液流電池被認(rèn)為是以局部方式有效儲電的成本最低的方法之一。像手機桅桿一樣，它們可能很快就會普及。

可擴展的解決方案，為未來提供動力

釩液流電池已經(jīng)在擴大規(guī)模，以供公用事業(yè)使用-例如，中國的融科動力已參與建造了此類最大的電池之一，旨在容納800兆瓦時的電量，這足夠了為數(shù)千個家庭供電。

釩液流電池市場面臨的挑戰(zhàn)之一是全球產(chǎn)量–世界釩市場由數(shù)量有限的礦山維持，少數(shù)其他礦山即將上線。最終，這將使釩和釩開采公司獲得溢價。

PineapplePower創(chuàng)始人ClivedeLarrabeiti指出：“釩具有很高的可回收性。”“釩礦工有可能長時間將材料租給電池使用者，然后將其帶回以進行回收?！崩?，這是它比鋰具有的主要優(yōu)勢之一?！?/p>

釩在可擴展性方面也比鋰電池更具優(yōu)勢：如果大型項目（如礦山，偏遠(yuǎn)地區(qū)或城市）將充分享受清潔能源技術(shù)的好處，那么釩液流電池更有可能解決這一問題。

釩電池市場似乎正在迅速發(fā)展：公司現(xiàn)在開始下訂單。InvinityEnergySystems（AIM：IES）于6月15日宣布，自今年年初以來，已收到40輛容量約為1.7MWh的釩液流電池的已簽署訂單確認(rèn)書。訂單來自美國市政公用事業(yè)公司，一家亞洲儲能項目開發(fā)商以及一家主要的全球零售鏈。

Invinity還指出，它參與了與一家美國公用事業(yè)公司一起使用240kWh電池模塊的試驗項目。有趣的是，在大流行爆發(fā)期間收到了許多此類訂單，反映出公司和市政當(dāng)局在采購存儲容量時的緊迫性。

即使生產(chǎn)成本有所下降，我們已經(jīng)看到釩價格又出現(xiàn)上漲趨勢。BushveldMinerals（LON：BMN）一直在投資其釩加工能力，并尋求進一步的制造合作伙伴，這是其未來戰(zhàn)略的關(guān)鍵部分。它希望減少對波動的釩價的依賴，釩價在第一季度在歐洲的交易價格約為20美元/千克（2018年金屬價格為34美元/千克）。

PineapplePower的deLarrabeiti補充說：“釩電池市場目前處于新生狀態(tài)，市場上的生產(chǎn)商和參與者很少，但是如果人口眾多，就需要大規(guī)模生產(chǎn)這種技術(shù)。將來要充分享受清潔能源的好處。”

誰知道？

吸入大量釩會導(dǎo)致肺部疾病，例如支氣管炎或肺炎。已經(jīng)表明，接觸過氧化釩的工人更容易受到眼睛，鼻子和喉嚨的刺激。

釩在第一次世界大戰(zhàn)中被用來制造便攜式大炮和防彈衣。

在1996年發(fā)表在醫(yī)學(xué)雜志《新陳代謝》上的一項研究中，向8位2型糖尿病患者提供了一個月的釩補充劑。它似乎在降低血糖水平方面取得了中度成功，幾乎沒有副作用。在第一周中，八名參與者中的六名出現(xiàn)了一些胃腸道問題，但是這些副作用在繼續(xù)使用后消失了。

釩具有非常多彩的氧化態(tài)，包括紫色，綠色，藍(lán)色和黃色。

1911年，德國化學(xué)家馬丁·亨澤（MartinHenze）在海鞘的血細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了釩。

釩原子具有23個電子，28個中子和23個質(zhì)子。

由于釩鋼在高溫下仍能保持其硬度，因此可用于圓鋸，鉆頭，發(fā)動機渦輪和其他產(chǎn)生大量熱量的運動部件。

釩可用于核用途的鈾精煉過程中。

釩存在于少量的隕石中。

釩氧化還原液流電池（或釩液流電池）可能成為鋰離子電池的寶貴替代品。釩液流電池可充電數(shù)千次而不會降解，因此非常適合需要大量循環(huán)的項目。釩液流電池不僅使用壽命長，而且非常耐用，可以容納大量能量。釩液流電池也源自不易燃材料，因此對于大規(guī)模固定式應(yīng)用而言，它們更安全，更可靠。這些特性使釩液流電池成為鋰離子電池或鉛酸電池的合法替代品，在某些情況下可替代鋰離子電池或鉛酸電池，用于大規(guī)模電池存儲，特別是對于風(fēng)能和太陽能發(fā)電場。

當(dāng)前，釩主要用于汽車，齒輪和噴氣發(fā)動機等產(chǎn)品中的鋼合金。但是，它對能源部門的重要性正在迅速增長。僅在2018年，釩的價格就翻了一番以上，達(dá)到歷史最高水平。去年（在某些情況下）“釩年”制造的礦物的需求和價格的增長加速了。

釩的提取和生產(chǎn)主要集中在四個國家：中國，俄羅斯，南非和巴西。但是，鑒于需求激增，北美的許多礦業(yè)公司都透露了計劃投資于美國，加拿大和澳大利亞的勘探或重新開放已關(guān)閉的釩礦。例如，能源燃料公司宣布計劃重新啟動其在猶他州的釩生產(chǎn)。而在2019年3月，加拿大公司FirstVanadium將其在內(nèi)華達(dá)州釩工廠的規(guī)模擴大了一倍?；厥找彩氢C的重要來源，釩催化劑總量中多達(dá)40％來自回收材料。

釩液流電池的能量密度很低，這意味著它們很可能不會取代手機或電動汽車中的鋰離子電池。但是，將其用于大規(guī)模的固定項目可能會改變能源轉(zhuǎn)換的規(guī)則。

隨著我們加速正在進行的能源轉(zhuǎn)型并越來越依賴可再生能源存儲技術(shù)，戰(zhàn)略性礦物的透明和負(fù)責(zé)任的采購將變得更加必要。

低碳的未來即將到來，釩可能會發(fā)揮重要作用。