Водородно-бромная батарея - Hydrogen bromine battery

А Водородно-бромная батарея перезаряжаемый проточная батарея в котором HBr служит системным электролит. Во время цикла зарядки, когда мощность поступает в стек, H2 создается и хранится в отдельном резервуаре. Дополнительным продуктом химической реакции является HBr.3, который также является электролитом и смешивается в том же резервуаре, что и HBr. Во время цикла разряда H2 потребляется и генерируется энергия. H2 снова сочетается с HBr3 и система возвращается к своей начальной стадии с полным баком HBr. Электролит не подвергается деградации во время процесса, и система является автономной без выбросов.

Первая увеличенная версия этой батареи, система мощностью 50 кВт / 100 кВт · ч, была установлена ​​в промышленном парке Rotem в Израиле.[1] Бета-версия коммерческой системы мощностью 150/900 кВт / ч должна быть развернута в июне 2016 г. консорциумом, включающим АРЕВА, Schneider Electric и EnStorage.[2]

Главное достоинство аккумулятора - его стоимость. Бром стоит недорого: во всем мире ежегодно производится более 400 000 тонн. Стоимость электролита составляет около 20 долларов за киловатт-час. Дополнительные преимущества включают использование недорогих мембран и высокую удельную мощность по сравнению с другими проточными батареями.

Другой подход к батарее основан на ламинарный поток для разделения двух материалов вместо мембраны, реагирующей жидкости бром с водород газ для выработки электроэнергии. Первая такая батарея перекачивала бром через графит катод и бромистоводородная кислота под пористым анод вместе с газообразным водородом. Устройство работало при комнатной температуре с макс. удельная мощность 0,795 Вт на квадратный кубический сантиметр. Наблюдаемые характеристики соответствуют предсказаниям математической модели, описывающей химические реакции. Ни одна безмембранная система не была расширена, в основном из-за баланса вопросов сложности установки.

Бром является относительно недорогим: в США ежегодно производится более 243000 тонн брома. Работа без мембраны снижает стоимость и увеличивает срок службы батареи.[3][4]

Приложения

Батареи HBr Redox Flow оптимальны для приложений, требующих ежедневных циклов разряда в течение длительных периодов разряда (например, 6–12 часов в день) для относительно длительного использования (например, 10–20 лет). Типичные приложения включают интеграцию возобновляемых источников энергии, отсрочку инвестиций в инфраструктуру, управление пиковой нагрузкой и микросети.

В частности, для возобновляемых источников энергии необходимы недорогие накопители энергии, чтобы Возобновляемая энергия источники с переменным и даже прерывистым выходом, такие как солнечный и ветровая энергия. Хранилище буферизует переменную мощность возобновляемого источника, что позволяет считать такие источники базовой мощностью. К недостаткам проточной батареи H2-Br2 можно отнести низкую удельную энергию (меньшую, чем у литий-ионных батарей) и сложную сбалансированность установки. Эти недостатки не позволяют использовать проточные батареи H2-Br2 на транспорте. Следующим этапом в разработке проточной водородно-бромной батареи является проточная водородно-броматная батарея.

«Оценка производительности регенеративного водородно-бромного топливного элемента», Хейли Кройцер, Венката Ярлагадда и Трунг Ван Нгуен, J. Electrochem. Soc. 2012 том 159, выпуск 7, F331-F337

Рекомендации

  1. ^ "Глобальная база данных по хранению энергии Министерства энергетики". www.energystorageexchange.org. Получено 2016-06-28.
  2. ^ «AREVA и Schneider Electric подписывают соглашение о сотрудничестве в области исследований и разработок в области хранения энергии - AREVA». www.areva.com. Получено 2016-06-28.
  3. ^ Брафф, Уильям А .; Базант, Мартин З .; Буйе, Каллен Р. (2013). «Новая проточная аккумуляторная батарея обеспечивает более дешевое и масштабное хранение энергии». Nature Communications. 4: 2346. arXiv:1404.0917. Bibcode:2013 НатКо ... 4.2 346B. Дои:10.1038 / ncomms3346. PMID  23949161. Получено 2013-12-27.
  4. ^ Braff, W.A .; Bazant, M. Z .; Буйе, К. Р. (2013). «Безмембранная водородно-бромная проточная батарея». Nature Communications. 4: 2346. arXiv:1404.0917. Bibcode:2013 НатКо ... 4.2 346B. Дои:10.1038 / ncomms3346. PMID  23949161.
  • Толмачев, Юрий В .; Пятковский, Андрей; Рыжов, Виктор В .; Конев, Дмитрий В .; Воротынцев, Михаил Александрович (2015). «Энергетический цикл, основанный на батарее водного потока с высокой удельной энергией, и ее потенциальное использование для полностью электрических транспортных средств и для прямого преобразования солнечной энергии в химическую». Журнал электрохимии твердого тела. 19 (9): 2711–2722. Дои:10.1007 / s10008-015-2805-z.
  • Моди, Сайрус К. (2016). «Малоизвестная история злоключения Джека Килби в солнечной энергии». IEEE Spectrum. 53 (10): 50–55. Дои:10.1109 / MSPEC.2016.7572539.