[發明專利]一種基于光電-光熱聯用的液流電池儲能系統

在審

• 申請號: 202110259809.6
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112865701A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 馮浩;奚文靜;劉東;張瑩;李強
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02S40/38
• 分類號: H02S40/38;H02S40/22;H01M16/00
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務所(普通合伙) 50241
• 代理人: 顧曉玲

本發明公開了一種基于光伏?光熱聯用的液流電池儲能系統，包括光譜分頻單元、光伏電池、液流電池、聚光單元，經光譜分頻單元透射的紫外?可見光直接照射到光伏電池表面進行發電，而反射的紅外光則通過聚光單元進行聚光；光伏電池通過導線或者導電涂層與液流電池連接，驅動液流電池內的氧化還原反應；液流電池包括電解池槽體、陽極電解液儲液罐、陰極電解液儲液罐、循環泵，陽極腔室內和陰極腔室內均設置有多孔光熱轉化材料，多孔光熱轉化材料的主體為多孔骨架，主體內設置有多個相互連通的孔道，多孔骨架的外表面和內部孔道上均設置有光熱轉化層；電解池槽體的外殼為透光材料，經聚光單元獲得的光斑透過電解池槽體外殼照射在多孔光熱轉化材料上。

技術領域

本發明涉及液流電池儲能系統，具體涉及一種基于光伏-光熱聯用的液流電池儲能系統。

背景技術

作為一種取之不盡、用之不竭的可再生資源，太陽能的高效利用是減少化石能源消耗、減少溫室氣體排放的重要途徑之一。目前，太陽能常見的利用方式包括光電轉化、光熱轉化等方式。然而由于太陽能本身的間歇性、波動性，這直接導致了能量輸出的不穩定性，限制了其工業化發展。因此，開發安全可靠、廉價和污染少的太陽能轉化和儲存技術就顯得尤為重要。

目前，太陽能的轉化和儲存方式主要包含：1)將太陽能轉化為燃料的形式加以儲存，常見的形式有光解水制氫，光催化還原CO₂等；2)將太陽能轉化為化學能的形式加以儲存，常見的形式包括光電催化液流電池。其中，基于光電催化液流電池，即通過太陽能驅動的方式將光能以化學能的形式存儲在氧化-還原電對中，由于其通過具有不同價態的氧化-還原電對來實現太陽能的存儲和釋放，可實現大容量、低成本、可循環、高安全性的太陽能轉化和儲存[LiW,Jin S.Accounts of Chemical Research,2020,53:2611-2621]。因而，被認為是一種潛在的太陽能高效轉化-儲存利用技術。

光電催化液流電池具有光電極驅動和太陽能電池驅動兩種模式。太陽能分別通過光電極[Feng H,Jiao XH,ChenR,et al.Journal of Power Sources,2018,404:1-6]或太陽能電池[Li WJ,Fu HC,Zhao YZ,et al.Chem,2018,4:2644-2657]轉化為電能來驅動液流電池內的氧化-還原反應，進而實現太陽能的儲存。然而，由于驅動氧化-還原反應過程中，制備光電極和太陽能電池使用的材料的價帶需要比陽極氧化反應電位更正、導帶位置需要比陰極還原反應電位更負，在這兩種模式下，僅有紫外-可見光波段和部分近紅外光波段的光譜可以利用，而大部分近紅外-紅外波段太陽能均不可利用，這極大的限制了太陽能的高效儲存和利用。

發明內容

本發明的目的是針對前述的技術問題，提供一種基于光電-光熱聯用的液流電池儲能系統，其主要是通過光電轉化和光熱轉化聯用的方式驅動基于液流電池的太陽能轉化及儲存，實現太陽能的全光譜、高效率利用。

本發明為了實現其目的，采用的技術方案是：

一種基于光伏-光熱聯用的液流電池儲能系統，包括光譜分頻單元、光伏電池、液流電池、聚光單元，所述光譜分頻單元用于透射太陽光的紫外-可見光波段的光譜、反射紅外光波段的光譜，經光譜分頻單元透射的紫外-可見光直接照射到所述光伏電池表面進行發電，而反射的紅外光則通過聚光單元進行聚光；光伏電池通過導線或者導電涂層與液流電池連接，驅動液流電池內的氧化還原反應；

所述液流電池包括電解池槽體、陽極電解液儲液罐、陰極電解液儲液罐、循環泵，所述電解池槽體包括陽極腔室和陰極腔室，所述陽極腔室內和陰極腔室內均設置有多孔光熱轉化材料，所述多孔光熱轉化材料的主體為多孔骨架，所述主體內設置有多個相互連通的孔道，所述多孔骨架的外表面和內部孔道的表面上均設置有光熱轉化層，所述光熱轉化層能夠將來自聚光單元的紅外光轉換為熱能；所述電解池槽體的外殼為透光材料，經聚光單元聚光獲得的光斑透過電解池槽體的外殼照射在多孔光熱轉化材料上。