[课外阅读]可实现化学能到电能往复转换 钒电池担当“电力银行”

一、中考初中化学科普阅读题1．阅读下面科普短文。

花青素是广泛存在于植物中的水溶性天然色素。

自然界中现已知的花青素有20多种，植物中的花青素主要包括飞燕草、矢车菊、矮牵牛、天竺葵、芍药、锦葵色素等6种。

水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物质大部分与花青素有关。

花青素类物质的颜色会随着植物液泡中pH的不同而变化。

花青素具有抗氧化性，能够与多种对人体有害的自由基反应，保护人体免受自由基损伤。

例如，蓝莓中的花青素是迄今发现的最高效的抗氧化剂, 它的抗氧化性比维生素E高出50倍, 比维生素C高出20倍。

由于花青素的营养和药理作用, 其保健功效已经得到广泛认可。

研究人员选取部分植物对上述6种花青素的含量进行测定，研究结果如表1。

表1 不同植物中的花青素含量（mg/kg）样品名称飞燕草色素矢车菊色素矮牵牛色素天竺葵色素芍药色素锦葵色素紫薯ND134ND ND428ND蓝莓23010251113ND2161000黑葡萄47313233ND155466黑桑葚ND1015ND21ND ND菊花ND ND ND ND ND ND* ND表示在该植物中未检出该类花青素。

由于花青素本身性质不稳定，易受环境因素的影响，其应用受到一定限制。

温度和光照影响花青素的稳定性，高温和光照会加快花青素降解的速率；科研人员还研究了pH对蓝莓花青素稳定性的影响，结果如图所示。

因此，在加工和储存过程中注意调控上述因素，维持并提高花青素稳定性是花青素类产品开发的关键。

依据文章内容回答下列问题。

（1）矢车菊色素（C15H11O6）中碳、氢、氧原子的个数比为：_________。

（2）文中提到花青素的化学性质有（写出一条即可）_________。

（3）根据表1，若要补充花青素，首选的食物是_________。

（4）由图1得出的结论为_________。

（5）下列说法正确的是（填字母序号）_________。

A 花青素有可能用于制作酸碱指示剂B 菊花不适合提取花青素C 富含花青素的食品尽量避光、避免高温保存D 只有富含花青素的食物才具有抗氧化性【答案】15:11:6 与自由基反应（或颜色随pH值不同而改变、抗氧化性、受热易分解等）蓝莓在pH1~8范围内，随着pH增大，花青素稳定性变差（或保存率变低） ABC 【解析】【分析】化学性质是通过化学变化表现出来的，物理性质是不通过化学变化就有的性质。

全钒液流电池用离子交换膜的研究进展李彦;徐铜文【摘要】The all-vanadium redox flow battery (VRB) has received wide attention due to its excellent features for large-scale energy storage and stable power generation. As a key component in VRB, the ion exchange membranes (IEMs) not only separate the electrolyte, but also conduct ions to form charge-discharge circuit. In this work, an overview is presented for the various IEMs research of the vanadium redox flow battery. Relevant published work is summarized and critically discussed. The limitations and technical challenges in the ion exchange membranes are also discussed and further research opportunities are prospected.%由于全钒氧化还原液流电池(VRB)具有大规模储能和稳定发电的特点,引起了国内外的广泛关注.离子交换膜(IEM)是 VRB 中的重要组件,它不仅要隔开阴阳极电解液,而且还要传输离子以构成闭合回路.对全钒液流电池用离子交换膜做了系统介绍.从离子交换膜的基本功能出发,详细阐述了近年来国内外全钒液流电池用离子交换膜的研究进展及目前面临的问题,并展望了全钒液流电池大规模商业化应用的前景.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2015(066)009【总页数】9页(P3296-3304)【关键词】全钒液流电池;离子交换膜;大规模储能【作者】李彦;徐铜文【作者单位】中国科学技术大学化学与材料科学学院,安徽合肥 230026;中国科学技术大学化学与材料科学学院,安徽合肥 230026【正文语种】中文【中图分类】TQ028.8随着国民经济的发展，社会对能量的需求也急剧增加。

钒电池与其他储能电池的简介与对比全钒氧化还原液流电池全钒氧化还原液流电池通过不同价态的钒离子相互转化实现电能的储存与释放。

充电时，通过对全钒氧化还原液流电池的充电，将电能转化为化学能储存在不同价态的钒离子中；当发电装置不能满足额定输出功率时，液流电池开始放电，把储存的化学能转化为电能。

据研究，全钒氧化还原液流电池的充、放电性能好，能够进行大功率的充电和放电。

这种电池，选址自由度大、占地少，可以很好地把太阳能和风能融入到住宅或者工业场所中，未来在大规模储能方面的应用有锂电池无法比拟的优势。

钒电池（Vanadium Redox Battery，简称VRB）是一种新型清洁能源存储装置，经过美国、日本、澳大利亚等国家的应用验证，与目前市场中的铅酸蓄电池、镍氢电池相比，具有大功率、长寿命、支持频繁大电流充放电、绿色无污染等明显技术优势，主要应用于再生能源并网发电、城市电网储能、远程供电、UPS系统、海岛应用等领域。

北京普能世纪科技有限公司于2009年收购VRB公司，由此掌握钒电池的核心专利权。

普能公司已经在钒电池的电堆集成技术、关键材料研发以及电解液制备技术3方面取得重大成果，占据了国际领先地位。

此外，承德新新钒钛有限公司、攀钢钢钒、天兴仪表、银轮股份、万利通集团、北京金能燃料电池有限公司、青岛武晓集团等公司也已经开展钒电池的研发，并已取得了一定的成果。

钠硫储能电池钠硫储能电池通常被建在一个管状设计中，并结合钠硫等元素，钠与硫会通过化学反应将电能储存起来，当电网需要更多电能时，它又会将化学能转化为电能释放出去。

这种电池的优点之一是单位质量或单位体积所具有的有效电能量高。

可以在短时间内释放大量能量，是为车辆和其他应用工具供能的良好选项。

这种电池的缺点就是材料的成本高，另一个担心是，这种电池运行时的温度很高，运行的可靠性曾受到质疑。

西北太平洋国家实验室的研究人员称，通过改良电池的形状能够提高电池的能效并降低电池运行时的温度。

2024年钒电池市场发展现状引言钒电池作为一种新兴的储能技术，具有高能量密度、长寿命、高效率等特点，在能源存储领域具有广阔的应用前景。

本文将对钒电池市场的发展现状进行分析。

钒电池的基本概述钒电池是一种以钒氧化物作为正极材料、钒离子溶液作为电解质的储能设备。

由于其高效率、长寿命和高能量密度等特点，钒电池被广泛应用于可再生能源发电、电网调峰平谷等领域。

钒电池市场规模分析钒电池市场在过去几年中取得了快速的发展，市场规模不断扩大。

根据市场研究机构的数据显示，钒电池市场在2019年的规模达到了XX亿美元，并有望在未来几年继续保持高速增长。

钒电池市场应用领域可再生能源发电钒电池作为可再生能源发电的重要配套设备，在风力发电、太阳能发电等领域得到广泛应用。

钒电池可将风力和太阳能的电能转化为化学能，通过储存和释放电能实现可再生能源的平稳供应。

电网调峰平谷电网调峰平谷是指根据用电负荷变化情况，通过储能装置调整电网电力供应的一种策略。

钒电池作为一种高效储能设备，能够在峰谷电价时段充电，然后在用电高峰期释放储存的电能，减轻电力系统的负荷压力。

工业储能钒电池在工业储能领域的应用也日益增多。

工业生产过程中往往需要大量的电能，而钒电池的高能量密度和长寿命特性使其成为理想的储能设备，广泛应用于工业生产中的电能储存和供应。

钒电池市场竞争态势目前，全球钒电池市场竞争异常激烈。

国内外众多企业纷纷涉足这一领域，并争相研发和推广钒电池产品。

国内钒电池市场主要由一些大型能源公司和科技公司主导，国外则有一些知名钒电池制造商和供应商。

钒电池市场发展趋势技术创新与突破随着科技的进步，钒电池技术不断创新和突破，使其在能源储存领域具有更广泛的应用前景。

新的材料、结构和工艺的应用将进一步改善钒电池的性能，提高能量密度、延长寿命并降低成本。

政策支持与市场需求政府的能源政策和市场对可再生能源发电和储能的需求将推动钒电池市场的发展。

减排目标、能源安全以及电力市场改革等因素将为钒电池的推广和应用提供更好的发展环境。

钒电池全称为全钒氧化还原液流电池（Vanadium Redox Battery，缩写为VRB），是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。

钒的新应用钒电池是目前发展势头强劲的优秀绿色环保蓄电池之一（它的制造、使用及废弃过程均不产生有害物质），它具有特殊的电池结构，可深度大电流密度放电；充电迅速；比能量高；价格低廉；应用领域十分广阔：如可作为大厦、机场、程控交换站备用电源；可作为太阳能等清洁发电系统的配套储能装置；为潜艇、远洋轮船提供电力以及用于电网调峰等。

钒电池优势钒电池成本与铅酸电池相近，它还可制备兆瓦级电池组，大功率长时间提供电能，因此钒电池在大规模储能领域具有锂离子电池、镍氢电池不可比拟的性价比优势。

钒电池生产工艺简单，价格经济，电性能优异，与制造复杂、价格昂贵的燃料电池相比，无论是在大规模储能还是电动汽车动力电源的应用前景方面，都更具竞争实力。

钒电池的发展国外发展早在60年代，就有铁—铬体系的氧化还原电池问世，但是钒系的氧化还原电池是在1985年由澳大利亚新南威尔士大学的Marria Kacos提出，经过十多年的研发，钒电池技术已经趋近成熟。

在日本，用于电站调峰和风力储能的固定型（相对于电动车用而言）钒电池发展迅速，大功率的钒电池储能系统已投入实用，并全力推进其商业化进程。

国内发展前期工作：我单位从1995年率先在国内开始钒电池的研制。

先后研制成功了20W、100W、500W的钒电池样机，在钒电池的关键技术上有所突破，填补了国内空白。

成功开发了四价钒溶液制备、导电塑料成型及批量生产、中型电池组装配和调试等技术。

1998年，500w的钒电池样机用于电瓶车的驱动。

现已研制出800W的产品样机。

主要参数如下：单体数：10个电极面积：784cm2；单体电池厚度：13mm；电解液浓度：1.5M VOSO4＋2M H2SO4；电解液量：10L；理论容量：200Ah；最大充电电流：80A（电流密度102mA/cm2）；充电电压（50^充电状态）：40A充电电压为15.0V，80A充电电压为16.5V；充电容量：40Ah；最大放电电流：80A（电流密度102mA/cm2）；放电电压（50^放电状态）：40A放电电压为11.5V，80A放电电压为10V；放电容量：30Ah；充放电利用率：≥80^；电堆最大功率：≥800W。

全钒液流电池用质子交换膜的研究进展郑岚月 石海峰(天津工业大学 材料科学与工程学院， 天津 300387)摘要：全钒液流电池是一种绿色安全的高效储能电池，具有寿命长、充放电响应速度快、可循环使用等优势，因此适合大规模储能和后备电源应用。

质子交换膜是全钒液流电池的重要组成部分，体现在隔绝正负极电解液，避免钒离子电解液的交叉污染和质子传递。

本文介绍了质子交换膜的种类，即阳离子质子交换膜、阴离子质子交换膜、两性离子质子交换膜和多孔膜，以及质子交换膜的改性方法。

关键词：全钒液流电池；质子交换膜；改性方法1 引言随着当今世界的快速发展，人类对化石能源的过度使用和依赖，已经对环境和生态造成了严重影响，而且化石能源最终将会枯竭，所以开发和利用可再生能源如风能、太阳能成为全世界共同面对的问题[1]。

然而，为深入应用这些间歇性的可再生能源，稳定性好和方便使用的储能技术和系统成为首选[2]。

作为氧化还原液流电池中的全钒液流电池，由于其在电能和化学能间的转换和存储效率受到研究人员的关注[3-5]。

全钒液流电池是利用钒元素的四种价态间的氧化还原反应实现电能与化学能的转化，这四种价态分别是VO 2+/VO 2+ 和V 2+/V 3+，这样降低了能量损失，减少了充放电循环效率的损失。

全钒液流电池主要包括电极、电解液、质子交换膜。

质子交换膜起到分离正负极的氧化还原物质作用，同时传输一些非反应离子(如H +和SO 42+)完成电路完整性[6-8]。

质子交换膜应具备的特点：钒离子渗透性低；离子选择性高；机械强度较好，化学稳定性好；价格合理。

因此，综合性能良好的质子交换膜对全钒液流电池的发展具有重大意义。

2 全钒液流电池2.1 全钒液流电池工作原理全钒液流电池是一种通过四种价态钒离子的变换实现电能和化学能转化的电化学储能技术，电能储存和释放是在电极表面完成。

电解液分别储存在罐中，当全钒液流电池运行时，四种价态的钒离子在电极表面发生氧化还原反应实现电能储存和释放。

2021鲁科版选修四《化学能转化为电能——电池》word教案1[参考资料]1、原电池的正负极的判定方法（1）由组成原电池的两极电极材料判定。

一样是爽朗的金属为负极，爽朗性较弱的金属或能导电的非金属为正极。

（2）依照电流方向或电子流淌方向判定。

电流是由正极流向负极；电子流淌方向是由负极流向正极。

（3）依照原电池里电解质溶液内离子的定向流淌方向判定。

在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。

（4）依照原电池两极发生的变化来判定。

原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。

（5）依照电极现象判定。

溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极。

2、原电池的应用（1）加快氧化还原反应的速率如①实验室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。

缘故是粗锌中的杂质和粗锌、稀H2SO4的溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。

②假如用纯Zn，能够在稀H2SO4溶液中加入少量的CuSO4溶液，也同样会加快产生H2的速率，缘故是Cu2++Zn Cu+Zn2+，生成的Cu和Zn在稀H2SO4的溶液中形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2的速率加快。

（2）比较金属的活动性强弱例如：有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观看到A极溶解，B极上有气泡产生，依照电极现象判定出A是负极，B是正极；由原电池原理可知，金属活动性A>B，即原电池中，爽朗性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。

（3）设计原电池例如：利用Cu+2FeCl3 2FeCl2+CuCl2的氧化还原反应设计原电池，由反应式可知：Cu失去电子作负极，FeCl3(Fe3+)在正极上得到电子，且作电解质溶液，正极为爽朗性比Cu 弱的金属离子或导电的非金属等。

如图：负极(Cu)—2e— Cu2+(氧化反应)正极(C)：2Fe3++2e— 2Fe2+(还原反应)（4）金属的腐蚀（从理论上揭示钢铁腐蚀的要紧缘故）金属腐蚀的本质是：M—ne— M n+发生氧化反应，氧化金属（如Fe）的最要紧的氧化剂是空气中的O2，其次是酸性电解质溶液中的H+腐蚀规律：①原电池腐蚀中，两金属活动性相差越大，爽朗金属腐蚀越快。

全国钒电池储能产业发展现状概述及解释说明1. 引言1.1 概述全国钒电池储能产业作为新兴的能源存储领域，目前正迅速发展。

钒电池储能技术具有高效、环保、可持续等特点，被广泛应用于新能源领域和智能电网建设中。

本文旨在对全国钒电池储能产业的发展现状进行概述与解释说明，以期为相关决策者和产业从业者提供参考和借鉴。

1.2 文章结构本文将分为五个部分进行论述。

首先，在引言部分将对文章的背景及结构进行介绍。

接下来，在第二部分将阐述全国钒电池储能产业发展的历史背景、市场规模与需求以及政策支持与发展态势。

第三部分将重点介绍钒电池储能技术原理与特点，以及其在新能源领域和智能电网建设中的应用。

第四部分将探讨全国钒电池储能产业所面临的挑战与机遇，包括技术挑战与瓶颈、市场竞争与行业布局调整以及国内外市场前景和政策环境分析。

最后，在第五部分将给出发展趋势的预测，提出推动全国钒电池储能产业发展的建议，并展望未来的发展前景。

1.3 目的本文旨在全面剖析全国钒电池储能产业的现状与发展趋势，探讨其技术特点、应用领域以及所面临的挑战与机遇。

通过对市场规模、政策支持等方面的调查和研究，为相关决策者和从业者提供有益参考，并为该产业未来的可持续发展提供倡议和建议。

2. 全国钒电池储能产业发展现状2.1 历史背景全国钒电池储能产业的发展起源于对传统化石能源的依赖程度日益加深以及可再生能源利用的需求。

随着环境保护意识的增强和新能源政策的推动，钒电池储能技术逐渐成为解决可再生能源波动性和间歇性问题的有效手段。

自20世纪80年代初基础研究起步以来，我国的钒电池储能产业已经取得了长足进步。

2.2 市场规模与需求随着我国经济快速发展和对节能减排要求的提高，钒电池储能市场规模迅速扩大。

根据相关数据显示，近年来全国钒电池储能装机容量呈现出持续增长的态势。

这种增长主要得益于我国不断推行新能源政策以及智能电网建设加速推进等因素。

而且，随着新兴领域如太阳能和风力发电等可再生能源装机容量不断增加，也对钒电池储能的需求提出了更高的要求。

一、中考初中化学科普阅读题1．阅读下面科普短文。

钠是一种活泼金属，其原子的结构示意图为。

钠在空气中极易被氧化，用小刀一切，就能观察到它的本来面目：银白色有金属光泽。

钠还能与水反应，生成氢氧化钠和氢气。

目前，世界上多数采用电解熔融氯化钠的方法来制得金属钠。

氯化钠的熔点为801℃，将氯化钠和氯化钙按质量比2：3混合共熔，可得到熔融温度约为580℃的共熔物，降低了电解所需的温度。

电解时，正极放出氯气，负极产生的金属钠和金属钙同时浮在共熔物，从管道溢出。

把熔融的金属混合物冷却到105～110℃，金属钙结晶析出，通过过滤可以分离出金属钠。

金属钠的应用非常广泛，可以用于制造过氧化钠（Na 2O 2）等化合物。

还能用于生产更加昂贵的金属钾，以钠和氯化钾为原料，在高温条件下，生成钾和氯化钠，生成的钾能以蒸汽的形式分离出来。

依据文章内容，回答下列问题：（1）在钠的原子结构中，与钠元素化学性质密切相关的是__________。

（2）钠具有的物理性质有__________。

（3）金属钠通常保存在石蜡油中，目的是隔绝__________。

（4）钠能与水反应，化学方程式为__________。

（5）写出用钠制取钾的化学方程式__________。

【答案】最外层电子数 银白色固体（有金属光泽、质地软） 隔绝水和氧气 222Na+2H O=2NaOH+H ↑ Na+KClNaCl+K 高温【解析】【分析】【详解】 （1）最外层电子数决定元素化学性质，故在钠的原子结构中，与钠元素化学性质密切相关的是最外层电子数（2）钠的物理性质有：有金属光泽，银白色；（3）金属钠通常保存在石蜡油中，目的是隔绝水和氧气；（4）根据题目信息可知，钠与水反应，生成氢氧化钠和氢气，反应的化学方程式为222Na+2H O=2NaOH+H ↑。

（5）钠与氯化钾在高温条件下生成氯化钠和钾，反应的化学方程式为Na+KCl NaCl+K 高温。

考点：元素化学性质，物质性质，灭火原理。