钒电池发明人Maria Skyllas-Kazacos教授谈全钒液流电池技术优势

近来，QEMLimited总经理GavinLoyden向新南威尔士大学的MariaSkyllas-Kazacos教授就全钒液流电池的创造进程和技能优势进行了专访，以下是专访全部译文。

GavinLoyden：今天，我十分荣幸地与MariaSkyllas-Kazacos教授进行讨论，这位女士于80年代在澳大利亚新南威尔士大学创造了第一个全钒氧化复原液流电池。玛丽亚被授予澳大利亚勋章成员，以赞誉其对科学和技能的奉献，特别是在开发这种钒氧化复原液流电池作为代替电源的范畴。所以，十分感谢你参加，玛丽亚。很高兴见到你，我感到十分荣幸和高兴。也许您想向咱们介绍一下您多年来开发的VRB体系，以及您对未来开展的观点。

MariaSkyllas-Kazacos教授：嗯，早在1980年代中期，当咱们看到NASA在液流电池上所做的作业时，咱们就开端研讨钒电池。但他们当时是正在研讨铁铬体系。很快，咱们看到铁铬呈现了问题......，首先，液流电池就像电池，但它也像燃料电池。它包括两种解决方案，它们包含相同或两个具有不同潜力的不同元素。当你经过一个像引擎一样的电池堆传递这些溶液时，电子从一侧转移到另一侧。可是两者之间有一层膜，将两种解决方案分隔。可是，假如你在正极和负极的溶液中有两种不同类型的元素，膜就不能将它们永远分隔。

所以，终究他们穿插混合。这便是铁铬电池的问题，这种穿插污染。因而，咱们意识到战胜这一点的唯一办法是在两边半电池中运用相同的元素。所以，我当时的一位同事一向在研讨提取钒和加工钒的进程。所以他说，"哦，钒有许多氧化价态。咱们还看了元素周期表，然后说，"好吧，咱们开端测验它。所以，我有一个学生当时和我一同作业，咱们测验仅仅为了检查它是否满意可溶，这是关键的工作之一，它必须是可溶的，充沛可溶的，以供给你需求的能量密度。它必须具有合适的电位差，才干为您供给所需的电压。

因而，经过几回实验，咱们发现在两个半电池中实际运用钒是可行的。我想，这几乎是一个开端了40年的研讨项目——一个关于全钒氧化复原液流电池开发的35年项目方案，早在1990年代，这有点像......事实上，乃至做了一些现场实验和演示。咱们与泰国的一家授权许可公司合作，在泰国的一家太阳能房屋中安装了钒电池。然后，咱们向三菱化学和鹿岛北电力公司颁发了许可证。他们对钒电池很感兴趣，由于他们在他们的发电站，运用的是来自委内瑞拉的奥里重油。奥里重油中含有高含量的钒。因而，他们正在寻找处理和运用钒废弃物的办法。他们认为这将是一个完美的匹配，他们从发电站的烟灰废弃物中提取钒，并用它来出产电解质。

然后，经过和咱们一同作业了几年，他们以前一向在研讨铁铬电池，后来他们切换过来，他们在发电站安装了第一个400千瓦时的钒电池。然后咱们还把钒电池放进了电动高尔夫球车里。所以，咱们在1990年代做了许多项目。然后把专利卖给了当时的Pinnacle。在那之后，当专利实际上到期时，许多其他公司也开端进入钒电池。

GavinLoyden：您如何看待钒电池与锂电池？无论是在能量密度场景中，仍是在寿数和安全性方面？

MariaSkyllas-Kazacos教授：锂电池的能量密度比任何其他电池都要大得多，这便是为什么它们被用于电动汽车

的原因。但锂电池的一个问题是它们的确存在严峻的安全问题。最近，一些大型储能体系发生了不少火灾。而液流电池和钒电池都是根据水溶液，它们没有任何易燃溶剂。因而，比锂电池安全得多。我认为这是一些人需求留意的重要范畴，特别是关于十分大的兆瓦级储能体系。

GavinLoyden：是的。这似乎是他们最适合的当地，对吧，无论是在大规划电网侧储能仍是大规划离网解决方案中？

MariaSkyllas-Kazacos教授：是的。特别是关于可再生动力存储，您需求能够存储四，五，六，八个小时的能量，以便您能够运用它，例如，将其与太阳能一同运用，然后在夜间您能够切换到存储在电池中的能量。关于风能也是如此，当风不吹时，那么你至少能够有六，七，八，十个小时的储存能量。这便是液流电池十分重要的当地。由于能量存储在溶液中，所以你能够独立地改动储能容量，能量与功率的比值，你只需经过调整溶液的体积来调整它。这意味着，特别是，一旦你开端想要超越四个小时的存储时刻，你所需求做的仅仅添加额定的解决方案而不是额定的电池，每千瓦时的本钱就会急剧下降。因而，即便锂电池在小时应用中的每千瓦时或许更便宜，最多两到三个小时，可是一旦你超越四个小时，那么钒电池的本钱就会便宜得多。

GavinLoyden：我的了解是，钒电池不会像其他电池体系，特别是固态电池体系那样，在充电和充电进程中会相同呈现衰减，钒电池能够将这种能量储存适当长一段时刻。这样了解对吗？

MariaSkyllas-Kazacos教授：是的。全钒液流电池现已被证明会完成数十万次循环。例如，住友电工在2005年左右进行了一次实地实验，在他们进行实验的三年时刻里，电池经历了超越20万次循环，而性能没有任何下降。电解质不会蜕变。因而，即便在20年，30年，40年后，假如你完成了一个项目，你能够将电解质放入不同的项目或应用程序中。这也带来了这样一种或许性，即许多人实际上或许仅仅租借电解质，而不是将电解质作为前期投入本钱出售给用户，由于电解质不会蜕变。因而，现已有几家公司开端合作，供给电解质的租借安排。这使得前期投入本钱乃至低于其他方式。此外，您还能够将前期投入本钱转换为运营本钱，这是十分有利的。

GavinLoyden：在钒电池的生命周期中，没有替换问题。这不像其他一些竞争性电池化学品，它们的寿数有限，然后它们还有一个处置问题，而钒的状况却并不这样。

MariaSkyllas-Kazacos教授：是的，没错。电解质，由于它不会蜕变，所以你不需求处理它。你仅仅卖掉它，或者你乃至能够提取钒，然后将其出售，乃至用于不同的应用，由于钒总是坚持其价值。当然，多年今后，电池的部分组件会老化，您或许需求在这儿或那里替换泵，或者有时或许替换单个电堆，但这仅仅您运用任何电池都会面临的问题，而钒电池的保护本钱要远远低得多。

GavinLoyden：这是一个了不起的元素，能够应用于许多范畴。但清楚明晰的是，钒电池关于澳大利亚和国际来说，是一个十分重要的范畴，并且关于咱们寻求全球碳减排的国际来说，这是一个十分及时的解决方案。那么，现在钒电池体系的钒来自哪里，您认为未来的钒将在哪里？

MariaSkyllas-Kazacos教授：很明显，这是咱们曩昔10年来的主要担忧，由于国际各地出产的大部分钒实际上都是针对钢铁职业的。出产能力并不比钢铁职业的需求大多少。因而，跟着对全钒液流电池的需求不断增长，那么呈现了需求大于供给的状况，特别是当我国经历了十分快速的扩张和建造时，这就造成了钒价格的不安稳。这一向是许多想要出资和运用钒电池的人所重视的问题。所以，这便是为什么多年来，我一向在努力协助宣传钒电池的重要性以及提高钒出产能力的重要性。由于一旦咱们开端出产更多的钒，那么供给就会变得安稳，本钱和价格也会安稳下来。所以，这便是为什么我渴望看到更多的钒出产，特别是在澳大利亚。由于我的意思是，这是咱们创造钒电池的当地，这也是咱们期望一些报答能够回馈社区的当地，由于他们支撑咱们这么多年，咱们期望看到一些制造业，一些出产呈现在澳大利亚。当然，由于需求咱们削减对化石燃料的依靠，咱们将越来越多地进入可再生动力范畴，咱们开端扩展太阳能、风能等的发电量，这些不安稳的动力质量将给电网带来巨大的问题。因而，咱们需求在电网上有更多的储能空间，而这儿和那里只有几块电池是远远不够的。假如咱们要大规划浸透可再生动力，咱们就需求有很多的储能，而全钒液流电池便是这种兆瓦和吉瓦规划储能的最佳解决方案。事实上，你或许知道，在我国，他们正在大连安装一个800兆瓦时的钒电池，能够为多达50,000户家庭供电，并将储存来自大型风电场的电力。所以，这便是钒电池能够供给和完成的规划。

GavinLoyden：我知道澳大利亚私营部门和政府部门都有十分雄心壮志的储能方案。明显，从矿物来源出产钒正变得越来越重要。咱们当然期望像QEM这样的公司能够支撑这一开展，并尽早投入出产并支撑该职业。并且，正如你所说，支撑澳洲的经济韧性并恢复制造业。这是一个能够环绕储能范畴而成长的整个职业。它只需求多一点的引导和更多一点的知识遍及以进入这个市场，期望咱们在这儿也能在这方面供给协助。

MariaSkyllas-Kazacos教授：嗯，我期望如此，我期望如此。由于咱们有许多钒，咱们能够出产钒，咱们能够出产钒电解质，然后期望这也将协助咱们开端出产电池，乃至还有环绕着这些体系安装、保护和操作等的整个职业。

GavinLoyden：是的，肯定的。祝贺你们开发了这样一个极端出色的体系。它来自它的年代，或许需求一点时刻。我敢肯定，这感觉就像是需求一点时刻才干完成，可是......

MariaSkyllas-Kazacos教授：嗯，我一向在说，我一向告诉人们，当咱们开发它时，咱们早了25年......

GavinLoyden：经常是这样。

MariaSkyllas-Kazacos教授：但至少现在是时分了。

GavinLoyden：现在是时分了。假如说COVID新冠疫情有任何积极因素的话，那便是或许暴露了咱们在许多方面缺乏弹性，这是其中之一。这的确加强了所有澳大利亚人，特别是政府的重视，重新了重视在澳大利亚真实出产东西并添加价值，这也是咱们在这儿要支撑的。

MariaSkyllas-Kazacos教授：那太好了，我很等待。

GavinLoyden：十分感谢您的时刻！

MariaSkyllas-Kazacos教授：我的荣幸。

GavinLoyden：等待咱们的下一次对话，谢谢！

MariaSkyllas-Kazacos教授：我也等待，谢谢！

GavinLoyden：太好了,谢谢。

编者按：

MariaSkyllas-Kazacos，澳大利亚新南威尔士大学化学工程学院教授，1951年出生于希腊，1974年毕业于新南威尔士大学，获得工业化学工程学位，并获得大学奖章。1978年在新南威尔士大学化学技能学院获得博士学位，澳大利亚技能科学与工程院院士。

作为一名杰出的电化学科学家，MariaSkyllas-Kazacos教授在1984年创造了全钒氧化复原液流电池，并在1986年获得全钒氧化复原液流电池的第一个专利。此后MariaSkyllas-Kazacos教授及其团队继续在全钒氧化复原液流电池范畴进行了开创性作业，使得全钒液流电池在国际上现已成为最可行的储能技能之一。现在国际现已稀有十家企业从事于全钒液流电池的开发、出产与应用，经过高效满意日益增长的可再生动力储能需求，全钒液流电池将有助于削减化石燃料消耗和温室气体排放。

现在虽然Maria已正式退休，但她依然继续致力于指导学生研讨钒电池、动力体系建模和操控等范畴。“嗯，我喜爱我的作业，”她说。“我为什么要中止做我喜爱的工作？”

笔者从前数次有机会与MariaSkyllas-Kazacos教授交流，言谈之中深切感受到科学家的严谨与执着，以及教授对全钒液流电池的无比决心和深沉重视！在此，谨向全钒液流电池创造人问候！