铁-铬液流电池概述

铁-铬液流电池概述

铁-铬液流电池（铁铬液流电池，简称FCRC）是高效、可持续、安全的存储和供应可再生能源的电化学装置。其正极为铁溶液，负极为铬溶液，电解液由硫酸亚铁和硫酸铬组成，传导离子为铬离和铁离子。在充电时，两个溶液间的离子通过膜分隔传输，储存能量；放电时，离子在电极间迁移，产生电流。

铁-铬液流电池储能系统 图摄于国电投展台

1. 铁铬液流电池原理

这种电池的工作原理与全钒电池相似，但使用的活性物质不同。铁铬液流电池与全钒液流电池主要的区别在于其正极。

在铁铬液流电池中，正极涉及二价铁和三价铁的转化，负极仍是二价铬和三价铬的转换。

• 在充电过程中，铁（Fe²⁺）离子在正极被氧化成铁（Fe³⁺）离子，Fe2+ → Fe3+ + e−；
• 同时，铬（Cr³⁺）离子在负极被还原成铬（Cr²⁺）离子。Cr3+ + e− → Cr2+。

在充电过程中，电子从电池的正极流向负极，这是通过外部电路完成的。此时，电池存储电能，化学能的形式保存在电解液中。

• 放电时，正极的铁（Fe³⁺）离子接受电子被还原成铁（Fe²⁺）离子。Fe3+ + e− → Fe2+；
• 同时，负极的铬（Cr²⁺）离子失去电子被氧化为铬（Cr³⁺）离子，Cr2+ → Cr3+ + e−。

在放电过程中，电子从负极流向正极，通过外部电路提供电能给外部设备。此时，之前储存的化学能转换成电能被使用。

2. 铁铬液流电池技术优缺点

铁铬液流电池技术以其长寿命和长时储能的能力而著称，适合大规模储能应用。这种电池的电解液成本较低，有助于降低整体运营成本。此外，铁铬液流电池在环境友好性和安全性方面表现优异，且能够适应不同的温度环境，使其在可再生能源领域尤为受到重视。

然而，铁铬液流电池技术面临几个技术瓶颈，包括离子互串现象，这会导致电池的正极和负极电解液交叉污染，影响电池性能和寿命。此外，析氢问题和离子交换膜的高成本也是制约其发展的关键因素。Cr离子的活性较差和电流密度低进一步限制了其效率和输出性能。这些挑战需要通过技术创新来克服，以实现更广泛的商业应用。

目前铁铬液流电池的这些瓶颈大部分已被企业攻克。

3. 铁铬液流电池应用场景

液流电池超长循环寿命、高安全稳定性、绿色环保，是最适合长时储能的技术路线。

液流电池在发电侧、电网侧、用户侧及独立的共享储能等场景都有重要的应用。

在发电侧，液流电池的应用主要体现在与新能源的一体化配套上。它们能够提高风电和光伏基地的功率输出平滑性，响应自动发电控制（AGC）调度，优化并网操作，从而提升电站的并网友好性。

此外，液流电池在火电场合中通过火储联调技术增强了调频和调峰能力，同时也为孤岛和偏远地区通过光伏结合长时储能系统提供稳定电源，减少对外部电源和柴油发电机的依赖。

在核电站，液流电池则作为应急电源使用，有助于减少核电站在调峰时的压力。

图摄于和瑞储能展台

电网侧，液流电池通过提供关键节点的辅助服务如调峰调频、爬坡和电压支撑等，增强了电网的稳定性和可靠性。它们还在特高压输电端增加了调峰能力，优化电能的传输效率。

此外，液流电池也被用于城市的应急备用电源系统中，为政府机关、医院及关键工业负载提供了可靠的应急电力，确保在电网意外断电时能快速恢复供电。

1MW/6MWh铁-铬液流电池储能系统

在用户侧，液流电池支持了包括冶金、钢铁及化工等高耗能行业的碳减排需求，通过自备电源和光储充系统进行大容量能量时移。

它们还在零碳工业园区和物流园区中优化了可再生能源的消纳。数据中心通过使用液流电池提高了电源的可靠性，而虚拟电厂和微电网则借助液流电池提升了电能质量和并离网的快速切换能力，对于石油行业，液流电池也在配电网的增容和柴油发电机替代方面发挥了重要作用。

铁铬液流电池可用于大规模储能领域

资料来源：房茂霖等《铁铬液流电池技术的研究进展》

4. 铁铬液流电池厂商

为加强大家对产业链的认识，了解铁铬液流电池厂商，现向大家征集厂商，如后简单列举部分，欢迎大家补充，届时小编将在后续文章给大家详细介绍铁铬液流电池厂商。

国内企业

• 中海储能科技(北京)有限公司
• 北京西融储能科技有限公司
• 北京和瑞储能科技有限公司
• 湖北振华化学股份有限公司
• 上海朗雄能源科技有限公司
• 山东液流星储能科技有限公司
• 江苏朗雄储能科技有限公司

国外企业

• Form Energy
• ESS Inc.（美国）
• ESI公司（澳大利亚）
• VoltStorage（德国）

包括但不仅限于以上企业，欢迎大家补充