ΕΝΑμπαταρία ροήςείναι ένας τύπος συστήματος επαναφορτιζόμενης μπαταρίας που αποτελείται από πολλά βασικά εξαρτήματα: στοίβα, ηλεκτρολύτες, δεξαμενές αποθήκευσης ηλεκτρολυτών, αντλίες κυκλοφορίας, αγωγούς, βοηθητικό εξοπλισμό και συσκευές παρακολούθησης και προστασίας. Απόμπαταρίες ροήςπεριλαμβάνουν ισχυρές οξειδωτικές και αναγωγικές ιδιότητες, όλα τα εξαρτήματα πρέπει να είναι κατασκευασμένα από ανθεκτικά στη διάβρωση υλικά, συνήθως πλαστικά ή αντιδιαβρωτικές επενδύσεις.
Δεξαμενές αποθήκευσης ηλεκτρολυτώνχρησιμοποιούνται για τη συγκράτηση των ηλεκτρολυτών και συνήθως κατασκευάζονται από υλικά όπως π.χPP,PVC, ήΕΠΙ. Η ασφάλεια και η αξιοπιστία αυτών των δεξαμενών είναι κρίσιμες επειδή οποιαδήποτε διαρροή θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια ηλεκτρολυτών και σοβαρή περιβαλλοντική ρύπανση.
Οαντλία κυκλοφορίαςοδηγεί τη ροή των ηλεκτρολυτών, εξασφαλίζοντας συνεχή κυκλοφορία μέσω της στοίβας για φόρτιση και εκφόρτιση. Εάν η αντλία αποτύχει, ολόκληροσύστημα μπαταρίας ροήςδιακόπτει τη λειτουργία. Αυτό καθιστά την αξιοπιστία της αντλίας ζωτικής σημασίας. Οι κοινές αντλίες περιλαμβάνουνΠλαστικές αντλίες PPκαιΑντλίες PTFE, με δημοφιλείς τύπους όνταςφυγοκεντρικές αντλίεςκαιμαγνητικές αντλίες.
Ο βοηθητικός εξοπλισμός περιλαμβάνειφίλτρα,μετρητές ροής,αισθητήρες πίεσης, καιεναλλάκτες θερμότητας. Μεταξύ αυτών, οι εναλλάκτες θερμότητας παίζουν ζωτικό ρόλο. Σε αντίθεση με άλλασυστήματα αποθήκευσης ενέργειας, οι μπαταρίες ροής διαχέουν τη θερμότητα μέσω ηλεκτρολυτών, οι οποίοι τη μεταφέρουν μακριά από τη στοίβα. Χρησιμοποιώντας ψυκτικά μέσα, το σύστημα μπορεί εύκολα να ρυθμίσει τη θερμοκρασία του, κάνοντας τον έλεγχο θερμοκρασίας απλό και έναν από τους λόγους για τους οποίους οι μπαταρίες ροής είναι κατάλληλες γιαμεγάλης κλίμακας εφαρμογές αποθήκευσης ενέργειας. Οι εναλλάκτες θερμότητας είναι συνήθωςυδρόψυκτοςήαερόψυκτος, χρησιμοποιώντας υλικά όπωςPP,ΕΠΙ, ήPTFE.
Ο ρόλος του αγώγιμου ιόντωνΜεμβράνες σε VRFB
Μεμβράνες ανταλλαγής ιόντωνείναι κρίσιμα συστατικά σεμπαταρίες ροής οξειδοαναγωγής βαναδίου (VRFB). Αυτές οι μεμβράνες πρέπει να επιτρέπουν στα πρωτόνια να περάσουν ελαχιστοποιώντας τη διασταύρωση ιόντων βαναδίου σε διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης, μειώνοντας την αυτοεκφόρτιση και βελτιώνοντας την μπαταρίακουλομβική απόδοση.
Μια ιδανική μεμβράνη πρέπει να έχειχαμηλή αντίστασηκαι εξαιρετική αγωγιμότητα για τη μείωση των ωμικών απωλειών και θα πρέπει επίσης να παρουσιάζουνχημική σταθερότηταγια να βελτιώσετε τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Η απόδοση της μεμβράνης επηρεάζει άμεσααποδοτικότητα,ικανότητα, και συνολικάανθεκτικότητα μπαταρίας.
Τα βασικά χαρακτηριστικά μιας αποτελεσματικής ιοντοαγώγιμης μεμβράνης περιλαμβάνουν:
Υψηλή αγωγιμότητα πρωτονίων.
Χαμηλή διαπερατότητασε ιόντα βαναδίου και μόρια νερού.
Ανώτερη χημική αντοχή.
Επαρκήςμηχανική αντοχήγια μακροχρόνια λειτουργία.
Προόδους σεΥλικά μεμβράνης
Στο τρέχον τοπίο έρευνας και εφαρμογής,μεμβράνες υπερφθοροσουλφονικού οξέοςόπωςΝαφίων, που αναπτύχθηκε απόDuPont, χρησιμοποιούνται ευρέως λόγω της εξαιρετικής τους απόδοσης. Ωστόσο, το υψηλό κόστος τους περιορίζει την ευρύτερη υιοθέτηση. Μια οικονομικά αποδοτική εναλλακτική είναι ηΜεμβράνη ProtoneX, που κατασκευάζεται απότης ΚίναςGing Ελπίδα. Το ProtoneX προσφέρει απόδοση συγκρίσιμη με το Ναφίων και έχει κερδίσει την αναγνώριση στοαποθήκευσης ενέργειαςβιομηχανία.
Οι ερευνητές συνεχίζουν να εξερευνούν νέα υλικά μεμβράνης που μειώνουν το κόστος διατηρώντας παράλληλα την απόδοση. Ωστόσο, πολλές εναλλακτικές λύσεις εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν προκλήσεις από την άποψη τηςχημική σταθερότητα,εκλεκτικότητα ιόντων βαναδίου, καιμηχανική αντοχή. Η γεφύρωση του χάσματος μεταξύ της εργαστηριακής έρευνας και της εφαρμογής του πραγματικού κόσμου παραμένει βασικός στόχος για την πρόοδοτεχνολογία μπαταρίας ροής.
Συνδυάζοντας αυτές τις καινοτομίες με τα εγγενή πλεονεκτήματα τουμπαταρίες ροής, όπως επεκτασιμότητα και αποτελεσματικότηταθερμική διαχείριση, αυτή η τεχνολογία είναι έτοιμη να παίξει σημαντικό ρόλο στο μέλλον τουαποθήκευσης ανανεώσιμης ενέργειας.
