Väte -brom batteri - Hydrogen-bromine battery

En Väte-brombatteri är ett uppladdningsbart flödes batteri i vilken vätebromid (HBr) tjänar som systemets elektrolyten . Under laddningscykeln, som kraft strömmar in i stapeln, H 2 genereras och lagras i en separat tank. En ytterligare produkt av den kemiska reaktionen är HBr 3 , som också är en elektrolyt och blandas i samma tank som HBr. Under urladdningscykeln H 2 förbrukas och energi genereras. H 2 kombineras återigen med HBr 3 och systemet återgår till sitt inledande skede med en full tank HBr. Elektrolyten drabbas inte av någon nedbrytning under processen och systemet är fristående utan utsläpp.

Den första uppskalade versionen av detta batteri, ett 50KW/100KWh -system, har använts i Rotem Industrial Park i Israel. Ett beta -kommersiellt system med en storlek på 150KW/900KWh ska distribueras i juni 2016 av ett konsortium inklusive AREVA , Schneider Electric och EnStorage.

Den största fördelen med batteriet är dess kostnad. Brom är billigt, med mer än 400 000 ton som produceras årligen över hela världen. Kostnaden för elektrolyten är cirka $ 20/kWh. Ytterligare fördelar inkluderar användning på billiga membran och hög effektdensitet i förhållande till andra flödesbatterier.

Ett annat tillvägagångssätt för batteriet är beroende av laminärt flöde för att separera de två materialen istället för ett membran, som reagerar flytande brom med vätgas för att generera elektricitet. Den första sådant batteri pumpas brom över en grafitkatod och bromvätesyra enligt en porös anod , tillsammans med vätgas. Enheten arbetade vid rumstemperatur med en maximal effekttäthet på 0,795 watt per kubikcentimeter. Observerad prestanda matchade förutsägelserna för en matematisk modell som beskrev de kemiska reaktionerna. Inget membranfritt system har skalats upp, främst på grund av balans mellan växtkomplexitet.

Det pågår ett EU-finansierat projekt som inkluderar installation av vätebrombatterier i Hinnøya- klustret. Projektet, som lanserades 2019, är ett förnybart energisystem med flera källor. Den ska levereras år 2021.

Brom är relativt billigt, med mer än 243 000 ton som produceras årligen i den amerikanska verksamheten utan membran minskar kostnaderna och ökar batteriets livslängd.

Ansökningar

HBr redox -flödesbatterier är optimala för applikationer som kräver dagliga urladdningscykler för långa urladdningsperioder (dvs. 6–12 timmar per dag) för en relativt lång driftsättning (dvs. 10–20 år). Typiska tillämpningar skulle inkludera integration av förnybara energikällor, uppskov med infrastrukturinvesteringar, topphantering och mikronät.

Specifikt för förnybara energikällor krävs energilagring med låg kostnad för att möjliggöra förnybara energikällor med varierande och till och med intermittent effekt, till exempel sol- och vindkraft . Lagringen buffrar den förnybara källans varierande effekt, så att sådana källor kan betraktas som baslinjeeffekt. Bland nackdelarna med ett H2-Br2 flödesbatteri är låg energitäthet (mindre än litiumjonbatterier) och en komplex växtbalans. Dessa nackdelar förhindrar användning av H2-Br2 flödesbatterier i transportapplikationer. Nästa steg i utvecklingen av vätebromflödesbatteri är vätebromatflödesbatteri.

"Performance Evaluation of a Regenerative Hydrogen-Bromine Fuel Cell", Haley Kreutzer, Venkata Yarlagadda och Trung Van Nguyen, J. Electrochem. Soc. 2012 volym 159, nummer 7, F331-F337

Fördelar

För tillverkning av ett HBr redoxflödesbatteri används inga sällsynta metaller som litium och kobolt .

Referenser

  • Tolmachev, Yuriy V .; Piatkivskyi, Andrii; Ryzhov, Victor V .; Konev, Dmitry V .; Vorotyntsev, Mikhail A. (2015). "Energicykel baserad på ett högspecifikt vattenbaserat vattenflödesbatteri och dess potentiella användning för helt elektriska fordon och för direkt sol-till-kemisk energiomvandling". Journal of Solid State Electrochemistry . 19 (9): 2711–2722. doi : 10.1007/s10008-015-2805-z .
  • Mody, Cyrus CM (2016). "Den föga kända historien om Jack Kilbys olycka med solenergi". IEEE -spektrum . 53 (10): 50–55. doi : 10.1109/MSPEC.2016.7572539 .
  • https://www.elestor.nl/projects/