[实用新型]一种基于光电-光热联用的液流电池储能系统

说明书

本实用新型公开了一种基于光电‑光热联用的液流电池储能系统，包括光谱分频单元、光伏电池、液流电池、聚光单元，经光谱分频单元透射的紫外‑可见光直接照射到光伏电池进行发电，而反射的红外光则通过聚光单元进行聚光；光伏电池通过导线或者导电涂层与液流电池连接，驱动液流电池内的氧化还原反应；液流电池包括电解池槽体、阳极电解液储液罐、阴极电解液储液罐、循环泵，阳极腔室内和阴极腔室内均设置有多孔光热转化材料，多孔光热转化材料的主体为多孔骨架，主体内设置有多个相互连通的孔道，多孔骨架的外表面和内部孔道上均设置有光热转化层；电解池槽体的外壳为透光材料，经聚光单元获得的光斑透过电解池槽体外壳照射在多孔光热转化材料上。

技术领域

本实用新型涉及液流电池储能系统，具体涉及一种基于光电-光热联用的液流电池储能系统。

背景技术

作为一种取之不尽、用之不竭的可再生资源，太阳能的高效利用是减少化石能源消耗、减少温室气体排放的重要途径之一。目前，太阳能常见的利用方式包括光电转化、光热转化等方式。然而由于太阳能本身的间歇性、波动性，这直接导致了能量输出的不稳定性，限制了其工业化发展。因此，开发安全可靠、廉价和污染少的太阳能转化和储存技术就显得尤为重要。

目前，太阳能的转化和储存方式主要包含：1)将太阳能转化为燃料的形式加以储存，常见的形式有光解水制氢，光催化还原CO₂等；2)将太阳能转化为化学能的形式加以储存，常见的形式包括光电催化液流电池。其中，基于光电催化液流电池，即通过太阳能驱动的方式将光能以化学能的形式存储在氧化-还原电对中，由于其通过具有不同价态的氧化-还原电对来实现太阳能的存储和释放，可实现大容量、低成本、可循环、高安全性的太阳能转化和储存[Li W,Jin S.Accounts of Chemical Research,2020,53:2611-2621]。因而，被认为是一种潜在的太阳能高效转化-储存利用技术。

光电催化液流电池具有光电极驱动和太阳能电池驱动两种模式。太阳能分别通过光电极[Feng H,Jiao XH,Chen R,et al.Journal of Power Sources,2018,404:1-6]或太阳能电池[Li WJ,Fu HC,Zhao YZ,et al.Chem,2018,4:2644-2657]转化为电能来驱动液流电池内的氧化 -还原反应，进而实现太阳能的储存。然而，由于驱动氧化-还原反应过程中，制备光电极和太阳能电池使用的材料的价带需要比阳极氧化反应电位更正、导带位置需要比阴极还原反应电位更负，在这两种模式下，仅有紫外-可见光波段和部分近红外光波段的光谱可以利用，而大部分近红外-红外波段太阳能均不可利用，这极大的限制了太阳能的高效储存和利用。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对前述的技术问题，提供一种基于光电-光热联用的液流电池储能系统，其主要是通过光电转化和光热转化联用的方式驱动基于液流电池的太阳能转化及储存，实现太阳能的全光谱、高效率利用。

本实用新型为了实现其目的，采用的技术方案是：

一种基于光电-光热联用的液流电池储能系统，包括光谱分频单元、光伏电池、液流电池、聚光单元，所述光谱分频单元用于透射太阳光的紫外-可见光波段的光谱、反射红外光波段的光谱，经光谱分频单元透射的紫外-可见光直接照射到所述光伏电池表面进行发电，而反射的红外光则通过聚光单元进行聚光；光伏电池通过导线或者导电涂层与液流电池连接，驱动液流电池内的氧化还原反应；

所述液流电池包括电解池槽体、阳极电解液储液罐、阴极电解液储液罐、循环泵，所述电解池槽体包括阳极腔室和阴极腔室，所述阳极腔室内和阴极腔室内均设置有多孔光热转化材料，所述多孔光热转化材料的主体为多孔骨架，所述主体内设置有多个相互连通的孔道，所述多孔骨架的外表面和内部孔道的表面上均设置有光热转化层，所述光热转化层能够将来自聚光单元的红外光转换为热能；所述电解池槽体的外壳为透光材料，经聚光单元聚光获得的光斑透过电解池槽体的外壳照射在多孔光热转化材料上。