✖


Jump to content

Проточная батарея

(Перенаправлено с Проточные батареи )

Проточная окислительно-восстановительная батарея
Типичная проточная батарея состоит из двух резервуаров с жидкостью, которые прокачиваются через мембрану, находящуюся между двумя электродами. [1]

, Проточная батарея или проточная окислительно-восстановительная батарея (после восстановления-окисления ), представляет собой тип электрохимической ячейки , в которой химическая энергия обеспечивается двумя химическими компонентами, растворенными в жидкостях, которые прокачиваются через систему на разных сторонах мембраны. [2] [3] Перенос ионов внутри клетки (сопровождаемый протеканием тока по внешней цепи) происходит через мембрану, в то время как жидкости циркулируют в соответствующих пространствах.

Были продемонстрированы различные проточные батареи, в том числе неорганические. [4] и органические формы. [5] Конструкции проточных батарей можно разделить на полнопоточные, полупоточные и безмембранные.

Принципиальное различие между обычными и проточными батареями заключается в том, что в обычных батареях энергия запасается в материале электродов , а в проточных — в электролите .

Проточную батарею можно использовать как топливный элемент (когда в систему добавляются новый заряженный неголит (он же восстановитель или топливо) и заряженный посолит (он же окислитель)) или как перезаряжаемую батарею (где источник электрической энергии приводит в действие регенерацию восстановителя). и окислитель).

Проточные батареи имеют определенные технические преимущества перед обычными перезаряжаемыми батареями с твердыми электроактивными материалами, такие как независимое масштабирование мощности (определяется размером батареи) и энергии (определяется размером резервуаров), длительный цикл и календарный срок службы, [6] и потенциально более низкая общая стоимость владения . Однако проточные батареи страдают низкой энергоэффективностью цикла (50–80%). Этот недостаток связан с необходимостью эксплуатации проточных батарей при высоких (>= 100 мА/см2) плотностях тока для уменьшения эффекта внутреннего кроссовера (через мембрану/сепаратор) и снижения стоимости электроэнергии (размера стопок). Также большинство проточных аккумуляторов (исключением являются Zn-Cl2, Zn-Br2 и H2-LiBrO3) имеют меньшую удельную энергию (больший вес), чем литий-ионные аккумуляторы . Более тяжелый вес обусловлен главным образом необходимостью использования растворителя (обычно воды) для поддержания окислительно-восстановительных активных частиц в жидкой фазе. [7]

По состоянию на 2021 год патентные классификации проточных батарей не были полностью разработаны. Совместная патентная классификация рассматривает RFB как подкласс регенеративных топливных элементов (H01M8/18), хотя более уместно рассматривать топливные элементы как подкласс проточных батарей. [ нужна ссылка ]

Напряжение элемента химически определяется уравнением Нернста и при практическом применении колеблется от 1,0 до 2,43 вольта . Энергоемкость зависит от объема электролита, а мощность - от площади поверхности электродов . [8]

История

[ редактировать ]
Логарифм публикаций по электрохимическим источникам энергии по годам. Пурпурной линией также показана цена на нефть с поправкой на инфляцию в долларах США за литр в линейном масштабе.















) . Оригинальной проточной батареей была цинк-бромная проточная батарея (Zn-Br2 [9] Джон Дойл подал патент на патент США 224404   от 29 сентября 1879 года. Zn-Br2-аккумуляторы обладают относительно высокой удельной энергией и были продемонстрированы в электромобилях в 1970-х годах. [10]

Вальтер Кангро, эстонский химик, работавший в Германии в 1950-х годах, первым продемонстрировал проточные батареи на основе растворенных ионов переходных металлов: Ti–Fe и Cr–Fe. [11] После первоначальных экспериментов с химией проточных окислительно-восстановительных батарей (RFB) Ti-Fe НАСА и группы в Японии и других странах выбрали химию Cr-Fe для дальнейшего развития. Смешанные растворы (т.е. содержащие как соединения хрома, так и железа в неголите и в посолите) использовались для того, чтобы уменьшить влияние изменяющейся во времени концентрации во время циклирования.

В конце 1980-х Сум, Рычик и Скиллас-Казакос [12] в Университете Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии продемонстрировали химию RFB ванадия. UNSW подал несколько патентов, связанных с VRFB, которые позже были переданы по лицензии японским, тайским и канадским компаниям, которые пытались коммерциализировать эту технологию с переменным успехом. [13]

Органические окислительно-восстановительные проточные батареи появились в 2009 году. [14]

В 2022 году в Даляне , Китай, была введена в эксплуатацию ванадиевая проточная батарея мощностью 400 МВт и 100 МВт, которая на тот момент была самой крупной в своем роде. [15]

Дизайн

[ редактировать ]

Проточная батарея — это перезаряжаемый топливный элемент , в котором электролит, содержащий один или несколько растворенных электроактивных элементов, протекает через электрохимический элемент , который обратимо преобразует химическую энергию в электрическую . Электроактивные элементы — это «элементы в растворе, которые могут участвовать в электродной реакции или могут адсорбироваться на электроде». [16]

Электролит хранится снаружи, обычно в резервуарах, и обычно прокачивается через ячейку (или ячейки) реактора. [17] Проточные аккумуляторы можно быстро «перезарядить» путем замены слитого электролита жидким (аналогично заправке двигателей внутреннего сгорания ) с одновременным восстановлением отработанного материала для подзарядки. Их также можно заряжать на месте . Во многих проточных батареях используются электроды из углеродного войлока из-за их низкой стоимости и достаточной электропроводности, несмотря на их ограниченную плотность мощности из-за их низкой собственной активности по отношению ко многим окислительно-восстановительным парам. [18] [19] Количество электроэнергии, которое может быть произведено, зависит от объема электролита.

Проточные батареи регулируются принципами проектирования электрохимической техники . [20]

Оценка

[ редактировать ]

Проточные окислительно-восстановительные батареи и, в меньшей степени, гибридные проточные батареи имеют следующие преимущества:

  • Независимое масштабирование энергии (танки) и мощности (стек), что позволяет учитывать стоимость/вес/и т.д. оптимизация для каждого приложения
  • Длительный цикл и календарный срок службы (поскольку отсутствуют фазовые переходы из твердого состояния в твердое , которые ухудшают качество литий-ионных и связанных с ними батарей)
  • Быстрое время ответа
  • Нет необходимости в «уравнительной» зарядке (перезарядке аккумулятора для обеспечения одинакового заряда всех элементов)
  • Никаких вредных выбросов
  • Незначительный саморазряд/отсутствие саморазряда в периоды простоя
  • Переработка электроактивных материалов

Некоторые типы обеспечивают простое определение состояния заряда (по зависимости напряжения от заряда), низкие эксплуатационные расходы и устойчивость к перезарядке/переразрядке.

Они безопасны, поскольку обычно не содержат легковоспламеняющихся электролитов, а электролиты можно хранить отдельно от силовой установки.

Основные недостатки: [21]

  • Низкая плотность энергии (для хранения полезного количества энергии требуются большие резервуары)
  • Низкая скорость зарядки и разрядки. Это предполагает использование больших электродов и мембранных сепараторов, что увеличивает стоимость.
  • Более низкая энергоэффективность, поскольку они работают при более высоких плотностях тока, чтобы минимизировать эффекты перехода (внутреннего саморазряда) и снизить стоимость.

Проточные батареи обычно имеют более высокую энергоэффективность, чем топливные элементы , но ниже, чем литий-ионные батареи . [22]

Традиционные проточные батареи имеют как низкую удельную энергию (что делает их слишком тяжелыми для полностью электрических транспортных средств), так и низкую удельную мощность (что делает их слишком дорогими для стационарного хранения энергии ). Однако высокая мощность 1,4 Вт/см 2 была продемонстрирована для проточных водородно-бромных батарей, а высокая удельная энергия (530 Втч/кг на уровне бака) показана для водородно-броматных проточных батарей. [23] [24] [25]

Традиционные проточные батареи

[ редактировать ]

Редокс - ячейка использует редокс-активные вещества в жидких (жидких или газообразных) средах. Проточные окислительно-восстановительные батареи представляют собой перезаряжаемые ( вторичные ) элементы. [26] Поскольку в них используется гетерогенный перенос электронов, а не твердотельная диффузия или интеркаляция, они больше похожи на топливные элементы, чем на обычные батареи. Основная причина, по которой топливные элементы не считаются батареями, заключается в том, что первоначально (в 1800-х годах) топливные элементы возникли как средство производства электроэнергии непосредственно из топлива (и воздуха) посредством электрохимического процесса без сгорания. Позже, особенно в 1960-х и 1990-х годах, появились перезаряжаемые топливные элементы (т.е. H
2 / О
2 , такие как унифицированные регенеративные топливные элементы в НАСА « прототипе Гелиос »).

Химия Cr–Fe имеет недостатки, в том числе гидратную изомерию (т.е. равновесие между электрохимически активными хлоркомплексами Cr3+ и неактивным гексааквакомплексом и выделение водорода на негоде. Гидратную изомерию можно облегчить добавлением хелатирующих аминолигандов, в то время как выделение водорода можно смягчить). можно смягчить добавлением солей Pb для увеличения перенапряжения H 2 и солей Au для катализа реакции на хромовом электроде. [27]

Традиционные химические составы проточных окислительно-восстановительных батарей включают ванадий , полисульфид-бромид (Regenesys), железо (IRFB) и уран . [28] Редокс-топливные элементы менее распространены на рынке, хотя многие из них были предложены. [29] [30] [31] [32]

Ванадий

[ редактировать ]

Ванадиевые окислительно-восстановительные проточные батареи являются коммерческими лидерами. В обоих электродах используется ванадий, поэтому они не подвергаются перекрестному загрязнению. Однако ограниченная растворимость солей ванадия на практике нивелирует это преимущество. Преимущества этой химии включают четыре степени окисления в пределах окна электрохимического напряжения на границе раздела графит-водная кислота и, таким образом, исключение разбавления при смешивании, вредного для RFB Cr-Fe. Что еще более важно для коммерческого успеха, это почти идеальное совпадение окна напряжения на границе раздела углерод/водная кислота с окном окислительно-восстановительных пар ванадия. Это продлевает срок службы недорогих угольных электродов и снижает влияние побочных реакций, таких как выделение H2 и O2, что приводит к многолетнему сроку службы и сроку службы в течение многих циклов (15 000–20 000), что, в свою очередь, приводит к рекордно низкому уровню стоимость энергии (LCOE, стоимость системы, разделенная на полезную энергию, срок службы и эффективность туда и обратно). Такой длительный срок службы позволяет компенсировать их относительно высокие капитальные затраты (обусловленные использованием ванадия, углеродного войлока, биполярных пластин и мембран). LCOE составляет порядка нескольких десятков центов за кВтч, что намного ниже, чем у твердотельных батарей, и близко к целевому значению в 5 центов, заявленному правительственными агентствами США и ЕС. [33] Основные проблемы включают в себя: низкую численность и высокую стоимость V 2 O 5 (> 30 долларов США/кг); паразитные реакции, включая выделение водорода и кислорода; и осаждение V 2 O 5 во время езды на велосипеде.

Гибридный

[ редактировать ]

Гибридная проточная батарея (HFB) использует один или несколько электроактивных компонентов, нанесенных в виде твердого слоя. [34] Основным недостатком является то, что это уменьшает развязанную энергию и мощность. Ячейка содержит один электрод батареи и один электрод топливного элемента. Энергия этого типа ограничена площадью поверхности электрода.

К ГФБ относятся цинк-бром , цинк-церий , [35] растворимые свинцово-кислотные , [36] и железо-солевые проточные батареи. Венг и др. сообщили о гибридной проточной батарее ванадия и металлогидридного типа с экспериментальным напряжением OCV 1,93 В и рабочим напряжением 1,70 В, что является относительно высокими значениями. Он состоит из графитового фетрового положительного электрода, работающего в смешанном растворе VOSO.
4 и Н
2 ТАК
4 , и отрицательный электрод из гидрида металла в КОН водном растворе . Два электролита с разным pH разделены биполярной мембраной. Система продемонстрировала хорошую обратимость и высокий КПД по кулоновскому (95%), энергии (84%) и напряжению (88%). Они сообщили об улучшениях с увеличением плотности тока, включением более 100 см 2 электроды и последовательный режим работы. Предварительные данные с использованием колеблющейся моделируемой потребляемой мощности проверили жизнеспособность хранилища в масштабе кВтч. [37] В 2016 году была предложена гибридная проточная батарея Mn(VI)/Mn(VII)-Zn с высокой плотностью энергии. [38]

Цинк-полийодид

[ редактировать ]

Прототип цинк - полиодидной проточной батареи продемонстрировал плотность энергии 167 Втч/л. Более старые цинк-бромидные клетки достигают 70 Втч/л. Для сравнения, литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют емкость 325 Втч/л. Утверждается, что цинк-полиодидная батарея более безопасна, чем другие проточные батареи, учитывая отсутствие кислых электролитов, негорючесть и рабочий диапазон от -4 до 122 °F (от -20 до 50 °C), что не требует обширной схемы охлаждения, которая могла бы добавить вес и занять место. Одной из нерешенных проблем является накопление цинка на отрицательном электроде, которое может проникнуть через мембрану, снижая эффективность. Из-за образования Zn-дендритов Zn-галогенидные батареи не могут работать при высокой плотности тока (> 20 мА/см). 2 ) и, таким образом, имеют ограниченную плотность мощности. Может помочь добавление спирта в электролит ZnI-аккумулятора. [39] Недостатками Zn/I РФБ являются высокая стоимость йодистых солей (>20 долл./кг); ограниченная площадь осаждения Zn, снижающая развязанную энергию и мощность; и образование дендритов Zn.

Когда аккумулятор полностью разряжен, в обоих баках содержится один и тот же раствор электролита: смесь положительно заряженных ионов цинка ( Zn 2+
) и отрицательно заряженный иодид-ион ( I −
). При зарядке один резервуар удерживает другой отрицательный ион, полийодид ( I −
3 ). Батарея производит энергию, перекачивая жидкость через стопку, где жидкости смешиваются. Внутри стопки ионы цинка проходят через селективную мембрану и превращаются в металлический цинк на отрицательной стороне стопки. [40] Для увеличения плотности энергии бромид-ионы ( Br
– ) используются в качестве комплексообразователя для стабилизации свободного йода, образуя йод-бромид-ионы ( I
2 комн. −
) как средство высвобождения иодид-ионов для хранения заряда. [41]

Протонный поток

[ редактировать ]

Протонно-проточные батареи (PFB) объединяют металлогидридный аккумуляторный электрод в с обратимой протонообменной мембраной (PEM) топливный элемент . Во время зарядки PFB объединяет ионы водорода, образующиеся в результате расщепления воды, с электронами и частицами металла на одном электроде топливного элемента. Энергия хранится в виде твердого гидрида металла. При разряде образуется электричество и вода, когда процесс обращен вспять и протоны соединяются с кислородом окружающей среды. Могут использоваться металлы, менее дорогие, чем литий, и они обеспечивают большую плотность энергии, чем литиевые элементы. [42] [43]

Органический

[ редактировать ]

По сравнению с неорганическими окислительно-восстановительными проточными батареями, такими как ванадиевые и Zn-Br 2 батареи. Преимуществом органических окислительно-восстановительных батарей являются настраиваемые окислительно-восстановительные свойства их активных компонентов. По состоянию на 2021 год органические RFB имели низкую долговечность (т. е. календарный или циклический срок службы, или и то, и другое) и не были продемонстрированы в коммерческом масштабе. [14]

Органические проточные окислительно-восстановительные батареи можно разделить на водные (AORFB) и неводные (NAORFB). [44] [45] AORFB используют воду в качестве растворителя для электролитных материалов, а NAORFB используют органические растворители. AORFB и NAORFB можно разделить на полные и гибридные системы. В первых используются только органические электродные материалы, а во вторых — неорганические материалы либо в качестве анода, либо в качестве катода. При крупномасштабном хранении энергии более низкая стоимость растворителя и более высокая проводимость придают AORFB больший коммерческий потенциал, а также предлагают преимущества безопасности электролитов на водной основе. Вместо этого NAORFB обеспечивают гораздо больший диапазон напряжения и занимают меньше места.

pH-нейтральные AORFB

[ редактировать ]

pH-нейтральные AORFB работают при pH 7, обычно с использованием NaCl в качестве поддерживающего электролита. В нейтральных условиях pH органические и металлоорганические молекулы более стабильны, чем в агрессивных кислотных и щелочных условиях. Например, K4[Fe(CN)], обычный католит, используемый в AORFB, нестабилен в щелочных растворах, но находится в нейтральных условиях pH. [46]

AORFB использовали метилвиологен в качестве анолита и 4-гидрокси-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксил в качестве католита в условиях нейтрального pH, а также NaCL и недорогую анионообменную мембрану. Эта система MV/TEMPO имеет самое высокое напряжение элемента, 1,25   В, и, возможно, самые низкие капитальные затраты (180 долларов США/кВтч), зарегистрированные для AORFB по состоянию на 2015 год. Водные жидкие электролиты были разработаны в качестве быстрой замены без замены инфраструктуры. Испытательная батарея мощностью 600 милливатт стабильно работала в течение 100 циклов с почти 100-процентной эффективностью при плотностях тока от 20 до 100 мА/см. 2 , с оптимальной производительностью 40–50   мА, при которой сохраняется около 70% исходного напряжения батареи. [47] [48] Нейтральные AORFB могут быть более безопасными для окружающей среды, чем кислотные или щелочные альтернативы, при этом демонстрируя электрохимические характеристики, сравнимые с коррозионными RFB. MV/TEMPO AORFB имеет плотность энергии 8,4   Втч/л с ограничением на стороне TEMPO. В 2019 году проточные батареи на основе Viologen с использованием сверхлегких сульфонат -виологен/ ферроцианидных AORFB были признаны стабильными в течение 1000 циклов при плотности энергии 10 Втч/л, что является наиболее стабильным и энергоемким AORFB на тот момент. [49]

Кислые AORFB

[ редактировать ]

Хиноны и их производные составляют основу многих органических окислительно-восстановительных систем. [50] [51] [52] В одном исследовании в качестве катодов использовались 1,2-дигидробензохинон-3,5-дисульфоновая кислота (BQDS) и 1,4-дигидробензохинон-2-сульфоновая кислота (BQS), а обычный Pb/ PbSO 4 . анолитом в гибридной смеси был кислота АОРФБ. Хиноны принимают две единицы электрического заряда по сравнению с одной в обычном католите, что означает вдвое больше энергии в данном объеме.

Был оценен другой хинон 9,10-антрахинон-2,7-дисульфоновая кислота (AQDS). [53] AQDS подвергается быстрому обратимому двухэлектронному/двухпротонному восстановлению на стеклоуглеродном электроде в серной кислоте . Водная проточная батарея с недорогими углеродными электродами, сочетающая пару хинон/гидрохинон с Br.
2 / Бр. −
окислительно-восстановительная пара, дает пиковую плотность гальванической мощности , превышающую 6000 Вт/м. 2 при 13 000 А/м 2 . Циклическое использование показало > 99% сохранения емкости хранилища за цикл. Объемная плотность энергии составила более 20 Втч/л. [54] Антрахинон-2-сульфоновая кислота и антрахинон-2,6-дисульфоновая кислота на отрицательной стороне и 1,2-дигидробензохинон-3,5-дисульфоновая кислота на положительной стороне позволяют избежать использования опасного Br 2 . Заявлено, что батарея выдерживает 1000 циклов без деградации. [55] Он имеет низкое напряжение элемента (около 0,55   В) и низкую плотность энергии (< 4   Втч/л).

Замена бромистоводородной кислоты менее токсичным раствором щелочи (1   М КОН ) и ферроцианида. [56] был менее коррозионным, что позволяло использовать недорогие полимерные резервуары. Повышенное электрическое сопротивление мембраны компенсировалось повышением напряжения до 1,2   В. [57] [58] Эффективность ячейки превысила 99%, а эффективность туда и обратно составила 84%. Ожидаемый срок службы батареи составлял не менее 1000 циклов. Его теоретическая плотность энергии составляла 19   Втч/л. [59] Химическая стабильность ферроцианида в растворе КОН с высоким pH не была проверена.

Объединение анолита и католита в одной молекуле, т.е. бифункциональные аналиты. [60] или комби-молекулы [61] разрешить использование одного и того же материала в обоих резервуарах. В одном резервуаре он является донором электронов, а в другом — реципиентом электронов. Это имеет такие преимущества, как уменьшение перекрестных эффектов. [62] Таким образом, хинон диаминоантрахинон [62] и на основе индиго [60] молекулы, а также TEMPO/ феназин [61] являются потенциальными электролитами для таких симметричных окислительно-восстановительных батарей (SRFB).

Другой подход принял радикала Блаттера в качестве донора/получателя. В ходе испытаний он выдержал 275 циклов зарядки и разрядки, хотя не был водорастворимым. [63]

Щелочной

[ редактировать ]

Молекулы хинона и флуоренона можно модифицировать для увеличения растворимости в воде. В 2021 году демонстрационная ячейка обратимого (де)гидрирования кетонов проработала непрерывно в течение 120 дней в течение 1111 циклов зарядки при комнатной температуре без катализатора, сохранив 97% мощности. Ячейка обеспечивала более чем вдвое большую плотность энергии, чем системы на основе ванадия. [64] [65] Основной проблемой было отсутствие стабильного католита, удерживающего плотность энергии ниже 5 Втч/л. В щелочных AORFB используется избыток католита ферроцианида калия из-за проблем со стабильностью ферроцианида в щелочных растворах.

Металлоорганические проточные батареи используют органические лиганды для улучшения окислительно-восстановительных свойств. Лиганды могут представлять собой хелаты, такие как ЭДТА , и могут обеспечивать нахождение электролита в нейтральных или щелочных условиях, при которых в противном случае аквакомплексы металлов будут осаждаться. Блокируя координацию воды с металлом, органические лиганды могут ингибировать катализируемые металлами реакции расщепления воды , что приводит к образованию водных систем с более высоким напряжением. Например, использование хрома , связанного с 1,3-пропандиаминтетраацетатом (ПДТА), дало потенциалы клеток 1,62 В по сравнению с ферроцианидом и рекордные 2,13 В по сравнению с бромом . [66] Металлоорганические проточные батареи могут быть известны как проточные батареи с координационной химией, такие как Lockheed Martin . технология Gridstar Flow компании [67]

Олигомер

[ редактировать ]

Было предложено использовать олигомерные редокс-виды для уменьшения кроссинговера, позволяя при этом создавать недорогие мембраны. Такие окислительно-восстановительные олигомеры известны как редоксимеры. В одной системе используются органические полимеры и солевой раствор с целлюлозной мембраной. Прототип прошел 10 000 циклов зарядки, сохранив при этом значительную емкость. Плотность энергии составляла 10 Втч/л. [68] Плотность тока достигла ,1 ампер/см. 2 . [69]

Другой олигомер RFB использовал редоксимеры виологен и TEMPO в сочетании с недорогими диализными мембранами. функционализированные макромолекулы (похожие на акриловое стекло или пенопласт Активным электродным материалом служили ), растворенные в воде. Нанопористая мембрана, селективная по размеру, работает как сетчатый фильтр и производится гораздо проще и с меньшими затратами, чем обычные ионоселективные мембраны. Он блокирует большие молекулы полимера, похожие на «спагетти», пропуская при этом небольшие противоионы. [70] Эта концепция может решить проблему высокой стоимости традиционной мембраны Nafion . RFB с окислительно-восстановительными типами олигомеров не продемонстрировали конкурентоспособной силы в конкретной области. Низкая плотность рабочего тока может быть характерной особенностью крупных окислительно-восстановительных молекул. [ нужна ссылка ]

Другие типы

[ редактировать ]

Другие батареи проточного типа включают цинк-цериевую батарею , цинк-бромную батарею и водородно-бромную батарею .

Безмембранный

[ редактировать ]

Безмембранный аккумулятор [71] основан на ламинарном потоке , при котором две жидкости прокачиваются через канал, где они подвергаются электрохимическим реакциям для накопления или высвобождения энергии. Растворы проходят параллельно, при незначительном перемешивании. Поток естественным образом разделяет жидкости, не требуя использования мембраны. [72]

Мембраны часто являются наиболее дорогостоящими и наименее надежными компонентами аккумуляторов, поскольку они подвержены коррозии в результате многократного воздействия определенных реагентов. Отсутствие мембраны позволяет использовать жидкий раствор брома и водород: такое сочетание проблематично при использовании мембран, поскольку они образуют бромистоводородную кислоту , которая может разрушить мембрану. Оба материала доступны по низкой цене. [73] В конструкции используется небольшой канал между двумя электродами. Жидкий бром течет по каналу над графитовым катодом, а бромистоводородная кислота течет под пористым анодом. В то же время газообразный водород протекает через анод. Химическую реакцию можно обратить вспять, чтобы перезарядить батарею – впервые в безмембранной конструкции. [73] Одна из таких безмембранных проточных батарей, анонсированная в августе 2013 года, имела максимальную плотность мощности 795 кВт/см. 2 , что в три раза больше, чем у других безмембранных систем, и на порядок выше, чем у литий-ионных батарей. [73]

В 2018 году был продемонстрирован макромасштабный безмембранный RFB, способный перезаряжаться и рециркулировать потоки электролита. Батарея была основана на несмешивающихся органических католитах и ​​водных жидкостях анолита, которые продемонстрировали высокое сохранение емкости и кулоновскую эффективность во время циклирования. [74]

На основе подвески

[ редактировать ]
Полутвердый проточный аккумулятор [75]

Система литий-сера, организованная в сеть наночастиц, устраняет необходимость перемещения заряда внутрь и наружу частиц, находящихся в непосредственном контакте с проводящей пластиной. Вместо этого сеть наночастиц позволяет электричеству течь по жидкости. Это позволяет извлечь больше энергии. [76]

В полутвердоточных батареях частицы положительных и отрицательных электродов суспендированы в жидкости-носителе. Суспензии проходят через стопку реакционных камер, разделенных барьером, таким как тонкая пористая мембрана. Этот подход сочетает в себе базовую структуру водно-проточных батарей, в которых используется электродный материал, взвешенный в жидком электролите, с химией литий-ионных батарей как в безуглеродных суспензиях, так и в суспензиях с проводящей углеродной сеткой. [1] [77] [78] Безуглеродные полутвердые RFB также называют твердодисперсными окислительно-восстановительными проточными батареями . [79] Растворение материала существенно меняет его химическое поведение. Однако подвешивание кусочков твердого материала сохраняет характеристики твердого тела. В результате получается вязкая суспензия. [80]

В 2022 году Influit Energy анонсировала электролит проточной батареи, состоящий из оксида металла, суспендированного в водном растворе. [81] [82]

Проточные батареи с твердыми веществами, нацеленными на окислительно-восстановительный потенциал (ROTS), также известные как твердотельные усилители энергии (SEB) [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] либо посолит, либо неголит, либо оба (также известные как окислительно-восстановительные жидкости) вступают в контакт с одним или несколькими твердыми электроактивными материалами (SEM). Жидкости содержат одну или несколько окислительно-восстановительных пар, причем окислительно-восстановительные потенциалы располагаются по бокам от окислительно-восстановительного потенциала SEM. Такие SEB/RFB сочетают в себе высокое удельное энергетическое преимущество обычных батарей (таких как литий-ионные ) с несвязанным энергоемким преимуществом проточных батарей. RFB SEB(ROTS) имеют преимущества по сравнению с полутвердыми RFB, такие как отсутствие необходимости перекачивания вязких суспензий, отсутствие осадков/засорения, более высокая удельная мощность, более длительный срок службы и более широкое пространство для химического проектирования. Однако из-за двойных потерь энергии (одна в батарее, а другая в резервуаре между SEB(ROTS) и посредником) такие батареи имеют низкую энергоэффективность. На системном уровне практическая удельная энергия традиционных литий-ионных батарей больше, чем у версий литий-ионных батарей с потоком SEB (ROTS) . [90]

Сравнение

[ редактировать ]
Сравнение составов проточных батарей
Пара Макс. напряжение ячейки (В) Средняя плотность мощности электрода (Вт/м 2 ) Средняя плотность энергии жидкости Циклы
Водород – бромат лития 1.1 15,000 750   Втч/кг
Водород – хлорат лития 1.4 10,000 1400   Втч/кг
Бром – водород 1.07 7,950
Железо- олово 0.62 < 200
Железо- титан 0.43 < 200
Железо -хром 1.07 < 200
Железо-железо 1.21 < 1000 20   Втч/л 10,000
Органический (2013) 0.8 13,000 21,4   Втч/л 10
Органический (2015) 1.2 7,1   Втч/л 100
МВ-ВРЕМЯ 1.25 8,4   Втч/л 100
Сульфонатвиологен (NH4)4[Fe(CN)6] 0.9 > 500 10 Втч/л 1,000
Металлоорганический – ферроцианид [66] 1.62 2,000 21,7   Втч/л 75
Металлоорганический – бром [66] 2.13 3,000 35   Втч/л 10
Ванадий-ванадий (сульфат) 1.4 ~800 25   Втч/л
Ванадий-ванадий (бромид) 50   Втч/л 2,000 [91]
Полисульфид натрия-брома 1.54 ~800
Натрий-калий [92]
Серно-кислородная соль [93]
Цинк-бром 1.85 ~1,000 75   Втч/кг > 2000
Свинцово-кислотный (метансульфонат) 1.82 ~1,000
Цинк-церий (метансульфонат) 2.43 < 1200–2500
Zn-Mn(VI)/Mn(VII) 1.2 60   Втч/л [38]

Приложения

[ редактировать ]

Технические достоинства делают проточные окислительно-восстановительные батареи хорошо подходящими для крупномасштабного хранения энергии. Проточные батареи обычно рассматриваются для относительно больших (1 кВтч – 10 МВтч) стационарных приложений с многочасовыми циклами зарядки-разрядки. [94] Проточные батареи нерентабельны из-за более короткого времени зарядки/разрядки. Рыночные ниши включают в себя:

  • Сетевое хранилище - краткосрочное и/или долгосрочное хранение энергии для использования в сети.
    • Балансировка нагрузки – батарея подключается к сети для хранения энергии в часы непиковой нагрузки и высвобождения ее в периоды пиковой нагрузки. Общей проблемой, ограничивающей использование большинства химических составов проточных батарей, является их низкая удельная мощность (плотность рабочего тока), что приводит к высокой стоимости.
    • Переключение энергии из непостоянных источников, таких как ветер или солнечная энергия , для использования в периоды пикового спроса. [95]
    • Пиковое сглаживание, когда всплески нагрузки удовлетворяются за счет аккумулятора. [96] [ нужен лучший источник ]
  • ИБП , где батарея используется, если основное питание не обеспечивает бесперебойное питание.
  • Преобразование энергии . Поскольку все элементы используют один и тот же электролит (электролиты), электролиты могут заряжаться с использованием определенного количества элементов и разряжаться с другим количеством. батареи Поскольку напряжение пропорционально количеству используемых ячеек, батарея может действовать как мощный преобразователь постоянного тока в постоянный . Кроме того, если количество ячеек постоянно изменяется (на входной и/или выходной стороне), преобразование мощности также может быть переменным/постоянным, переменным/переменным или постоянным/переменным с частотой, ограниченной частотой переключающего устройства. [97]
  • Электромобили . Поскольку проточные батареи можно быстро «перезарядить» путем замены электролита, их можно использовать в тех случаях, когда транспортное средство должно получать энергию так же быстро, как автомобиль, работающий на бензине. [98] [99] Общей проблемой большинства химических составов RFB в электромобилях является их низкая плотность энергии, что приводит к короткому пробегу. Цинк-хлоровые батареи [100] и батареи с хорошо растворимыми галатами являются заметным исключением. [101] [ нужен лучший источник ]
  • Автономная система электропитания . Примером этого являются базовые станции сотовой связи, где отсутствует сетевое питание. Аккумулятор можно использовать вместе с солнечными или ветровыми источниками энергии для компенсации их нестабильного уровня мощности, а также вместе с генератором для экономии топлива. [102] [103] [ нужен лучший источник ]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б Ци, Чжаосян; Кениг, Гэри М. (12 мая 2017 г.). «Обзорная статья: Проточные аккумуляторные системы с твердыми электроактивными материалами» . Журнал вакуумной науки и технологий B, Нанотехнологии и микроэлектроника: материалы, обработка, измерения и явления . 35 (4): 040801. Бибкод : 2017JVSTB..35d0801Q . дои : 10.1116/1.4983210 . ISSN   2166-2746 .
  2. ^ Бадвал, Сухвиндер П.С.; Гидди, Сарбжит С.; Маннингс, Кристофер; Бхатт, Ананд И.; Холленкамп, Энтони Ф. (24 сентября 2014 г.). «Новые технологии электрохимического преобразования и хранения энергии» . Границы в химии . 2 : 79. Бибкод : 2014FrCh....2...79B . дои : 10.3389/fchem.2014.00079 . ПМЦ   4174133 . ПМИД   25309898 .
  3. ^ Алотто, П.; Гварниери, М.; Моро, Ф. (2014). «Редокс-проточные батареи для хранения возобновляемой энергии: обзор». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 29 : 325–335. Бибкод : 2014RSERv..29..325A . дои : 10.1016/j.rser.2013.08.001 . hdl : 11577/2682306 .
  4. ^ Центр.; Луо, Дж.; ДеБрулер К.; Ху, М; Ву, В.; Лю, ТЛ (2019). Редокс-активные неорганические материалы для окислительно-восстановительных проточных батарей в Энциклопедии неорганической и бионеорганической химии: Неорганические аккумуляторные материалы . стр. 1–25.
  5. ^ Луо, Дж.; Центр.; Ху, М.; Лю, TL (13 сентября 2019 г.). «Состояние и перспективы органических окислительно-восстановительных батарей в области хранения возобновляемой энергии» . ACS Energy Lett . 2019, 4 (9): 2220–2240. doi : 10.1021/acsenergylett.9b01332 . S2CID   202210484 .
  6. ^ Кларк, Эллиот (17 ноября 2023 г.). «Что такое календарная жизнь?» . Энергетическая теория . Проверено 3 мая 2024 г.
  7. ^ Юрий Владимирович Толмачев; Светлана Владимировна Стародубцева (2022 г.). «Проточные аккумуляторы с твердотельными ускорителями энергии» . Электрохимическая наука и техника . 12 (4): 731–766. дои : 10.5599/jese.1363 .
  8. ^ Юрий В. Толмачев «Обзор — проточные батареи с 1879 по 2022 год и далее». 2023 Дж. Электрохим. Соц. 170 030505. https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/acb8de/meta.
  9. ^ Юрий В. Толмачев «Обзор — проточные батареи с 1879 по 2022 год и далее». 2023 Дж. Электрохим. Соц. 170 030505. https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/acb8de/meta.
  10. ^ CJ Амато, в «Международном конгрессе и выставке автомобильной техники 1973 года», стр. 11, 1973-02-01
  11. ^ В. Кангро, доктор, 1949 г.; В. Кангро доктор, 1954 г.;В. Кангро и Х. Пипер, Electrochim Acta, 7 (4), 435–448 (1962).
  12. ^ Э.Р. Сумма, М.; Скиллас-Казакос, М., Дж. Источники питания, 16 (2), 85-95 (1985); ЭС-К. Сумма, М., Дж. Источники питания, 15 (2-3), 179-190 (1985); М. Рычик и М. Скиллас-Казакос, J Power Sources, 19 (1), 45-54 (1987); М. Рычик и М. Скиллас-Казакос, J Power Sources, 22 (1), 59–67 (1988)
  13. ^ Г. Кир, А. А. Шах и ФК Уолш, Int. J. Energy Res., 36 (11), 1105-1120 (2012)
  14. ^ Перейти обратно: а б Кваби, Дэвид Г.; Цзи, Юньлун; Азиз, Майкл Дж. (22 июля 2020 г.). «Срок службы электролита в проточных батареях с водными органическими окислительно-восстановительными ресурсами: критический обзор» . Химические обзоры . 120 (14): 6467–6489. doi : 10.1021/acs.chemrev.9b00599 . ISSN   0009-2665 . ОСТИ   1799071 .
  15. ^ «Крупнейшая в мире проточная батарея, подключенная к сети в Китае» . Новый Атлас . 3 октября 2022 г. Проверено 12 октября 2022 г.
  16. ^ Science-Dictionary.org. « Электроактивное вещество. Архивировано 27 августа 2013 г. в Wayback Machine », 14 мая 2013 г.
  17. ^ патент Японии S5671271A , Fujii, Toshinobu; Хиросе, Такаши и Кондо, Наоки, «Металлогалогенная вторичная батарея», опубликовано 13 июня 1981 г., передано Meidensha Electric Mfg. Co. Ltd.  
  18. ^ Аарон, Дуглас (2013). «Исследования кинетики in situ в полностью ванадиевых проточных окислительно-восстановительных батареях». Письма ECS по электрохимии . 2 (3): А29–А31. дои : 10.1149/2.001303eel .
  19. ^ МакКрири, Ричард Л. (июль 2008 г.). «Передовые материалы углеродных электродов для молекулярной электрохимии». Химические обзоры . 108 (7): 2646–2687. дои : 10.1021/cr068076m . ISSN   0009-2665 . ПМИД   18557655 .
  20. ^ Аренас, LF; Понсе де Леон, К.; Уолш, ФК (июнь 2017 г.). «Инженерные аспекты проектирования, изготовления и эксплуатации модульных проточных окислительно-восстановительных батарей для хранения энергии» (PDF) . Журнал хранения энергии . 11 : 119–153. Бибкод : 2017JEnSt..11..119A . дои : 10.1016/j.est.2017.02.007 .
  21. ^ Толмачев, Юрий. «Проточные батареи с 1879 по 2022 год и далее». Журнал электрохимической науки и техники (2022 г.) ( препринт ).
  22. ^ Сюй, Кью; Джи, Ю.Н.; Цинь, Линия; Люнг, ПК; Цяо, Ф.; Ли, Ю.С.; Су, Х.Н. (2018). « Оценка проточных окислительно-восстановительных батарей выходит за рамки эффективности туда и обратно: технический обзор» «. Журнал хранения энергии . 16 : 108–116. Бибкод : 2018JEnSt..16..108X . дои : 10.1016/j.est.2018.01.005 .
  23. ^ Чо, Кю Тэк; Такер, Майкл С.; Дин, Маркус; Риджуэй, Пол; Батталья, Винсент С.; Шринивасан, Венкат; Вебер, Адам З. (2015). «Анализ циклических характеристик водородно-бромных проточных батарей для хранения энергии в масштабе сети». ХимПлюсХим . 80 (2): 402–411. дои : 10.1002/cplu.201402043 . S2CID   97168677 .
  24. ^ Ю; Толмачев, В. (2013). «Водородно-галогенные электрохимические элементы: обзор применения и технологий». Российский журнал электрохимии . 50 (4): 301–316. дои : 10.1134/S1023193513120069 . S2CID   97464125 .
  25. ^ Толмачев, Юрий В. (2015). «Энергетический цикл, основанный на проточной водной батарее с высокой удельной энергией, и его 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 . S2CID   97853351 .
  26. ^ Линден, Д.; Редди, ТБ (2002). Справочник по батареям (ред.). МакГроу-Хилл.
  27. ^ CY Сан и Х. Чжан, ChemSusChem, 15 (1), 15 (2022)
  28. ^ Сиокава, Ю.; Ямана, Х.; Морияма, Х. (2000). «Применение актинидных элементов для проточной окислительно-восстановительной батареи». Журнал ядерной науки и технологий . 37 (3): 253–256. Бибкод : 2000JNST...37..253S . дои : 10.1080/18811248.2000.9714891 . S2CID   97891309 .
  29. ^ Патент США 567959 , Борчерс, Уильям, «Процесс преобразования химической энергии топлива в электрическую энергию», опубликован 22 сентября 1896 г.  
  30. ^ Патент DE 264026 , Нернст, Вальтер , «Топливный элемент с неприступными электродами», опубликован 15 июня 1912 г.  
  31. ^ Патент США 3682704 , Кифер, Ричард Маккей, «Окислительно-восстановительный топливный элемент, регенерированный сахаром», опубликован 8 августа 1972 г., передан компании Electrocell Ltd.  
  32. ^ Куммер, Дж. Т.; Оэй, Д.-Г. (1985). «Химически регенеративный окислительно-восстановительный топливный элемент. II». Журнал прикладной электрохимии . 15 (4): 619–629. дои : 10.1007/BF01059304 . S2CID   96195780 .
  33. ^ Спаньоло, Г.; Петроне, Г.; Маттавелли, П.; Гварниери, М. (2016). «Ванадий-окислительно-восстановительные проточные батареи: потенциал и проблемы новой технологии хранения». Журнал промышленной электроники IEEE . 10 (4): 20–31. дои : 10.1109/МИЭ.2016.2611760 . HDL : 11577/3217695 . S2CID   28206437 .
  34. ^ Бартолоцци, М. (1989). «Разработка проточных окислительно-восстановительных батарей. Историческая библиография». Журнал источников энергии . 27 (3): 219–234. Бибкод : 1989JPS....27..219B . дои : 10.1016/0378-7753(89)80037-0 .
  35. ^ Люнг, ПК; Понсе-Де-Леон, К.; Лоу, CTJ; Шах, А.А.; Уолш, ФК (2011). «Характеристика проточной цинк-цериевой батареи». Журнал источников энергии . 196 (11): 5174–5185. Бибкод : 2011JPS...196.5174L . дои : 10.1016/j.jpowsour.2011.01.095 .
  36. ^ Кришна, М.; Фрейзер, Э.Дж.; Уиллс, RGA; Уолш, ФК (1 февраля 2018 г.). «Развитие проточных батарей с растворимым свинцом и оставшиеся проблемы: иллюстрированный обзор» . Журнал хранения энергии . 15 :69–90. Бибкод : 2018JEnSt..15...69K . дои : 10.1016/j.est.2017.10.020 . ISSN   2352-152X .
  37. ^ Вэн, Го-Мин; Ли, Чи-Ин Ванесса; Чан, Квонг-Ю; Ли, Чеук-Винг; Чжун, Цзинь (2016). «Исследование высоковольтной ванадий-металлогидридной проточной батареи в отношении хранения шкалы кВтч с электродами площадью 100 см 2 » . Журнал Электрохимического общества . 163 (1): А5180–А5187. дои : 10.1149/2.0271601jes . ISSN   0013-4651 .
  38. ^ Перейти обратно: а б Колли, Алехандро Н.; Пельо, Пекка; Жиро, Юбер Х. (2016). «Окислительно-восстановительная пара MnO4-/MnO42- с высокой плотностью энергии для проточных щелочных окислительно-восстановительных батарей» (PDF) . Химические коммуникации . 52 (97): 14039–14042. дои : 10.1039/C6CC08070G . ПМИД   27853767 .
  39. ^ Боргино, Дарио (27 февраля 2015 г.). «Высокопроизводительная проточная батарея может конкурировать с литий-ионными в электромобилях и энергосистемах». Гизмаг.
  40. ^ Уайт, Фрэнсис (25 февраля 2015 г.). «Новая проточная батарея сделает большие города освещенными, зелеными и безопасными» . НИОКР.
  41. ^ Вен, Го-Мин (2017). «Раскрытие возможностей йодида для проточных цинк/полиодидных и литий/полиодидных окислительно-восстановительных батарей с высокой плотностью энергии». Энергетика и экология . 10 (3): 735–741. дои : 10.1039/C6EE03554J .
  42. ^ «Протонная батарея упрощает водородную энергетику» . Gizmag.com. 13 февраля 2014 года . Проверено 13 февраля 2014 г.
  43. ^ Эндрюс, Дж.; Сейф Мохаммади, С. (2014). «На пути к« протонной батарее »: исследование обратимого топливного элемента PEM со встроенным металлогидридным хранилищем водорода». Международный журнал водородной энергетики . 39 (4): 1740–1751. Бибкод : 2014IJHE...39.1740A . doi : 10.1016/j.ijhydene.2013.11.010 .
  44. ^ Брушетт, Фикиле; Воги, Джон; Янсен, Эндрю (2012). «Полностью органический неводный литий-ионный окислительно-восстановительный проточный аккумулятор». Передовые функциональные материалы . 2 (11): 1390–1396. Бибкод : 2012AdEnM...2.1390B . дои : 10.1002/aenm.201200322 . S2CID   97300070 .
  45. ^ Бамгбопа, Мусбаудин О.; Шао-Хорн, Ян ; Альмхейри, Саиф (2017). «Потенциал неводных окислительно-восстановительных проточных батарей как решений для хранения энергии, способных быстро заряжаться: демонстрация с помощью химии ацетилацетоната железа и хрома». Журнал химии материалов А. 5 (26): 13457–13468. дои : 10.1039/c7ta02022h . ISSN   2050-7488 .
  46. ^ Луо, Дж.; Сэм, А.; Центр.; ДеБрулер К.; Лю, ТЛ (2017). «Выявление pH-зависимой циклической стабильности феррицианида / ферроцианида в проточных окислительно-восстановительных батареях». Нано Энергия . 2017, 42: 215–221. Бибкод : 2017NEne...42..215L . дои : 10.1016/j.nanoen.2017.10.057 .
  47. ^ Мосс, Ричард (22 декабря 2015 г.). «Предполагается, что новая проточная батарея будет стоить на 60% дешевле существующего стандарта» . www.gizmag.com . Проверено 23 декабря 2015 г.
  48. ^ Лю, Тяньбяо; Вэй, Сяолян; Не, Зимин; Спренкл, Винсент; Ван, Вэй (1 ноября 2015 г.). «Проточная органическая водная окислительно-восстановительная батарея, в которой используется недорогой и устойчивый анолит метилвиологена и католит 4-HO-TEMPO». Передовые энергетические материалы . 6 (3): 1501449. doi : 10.1002/aenm.201501449 . ISSN   1614-6840 . S2CID   97838438 .
  49. ^ Луо, Дж.; Центр.; ДеБрулер К.; Чжао, Ю.; Юань Б.; Ху, М.; Ву, В.; Лю, ТЛ (2019). «Беспрецедентная емкость и стабильность католита из ферроцианида аммония в проточных батареях на водной основе с нейтральным pH» . Джоуль . 4 (1): 149–163. Бибкод : 2019Джоуль...3..149л . дои : 10.1016/j.joule.2018.10.010 .
  50. ^ Гонг, К; Фанг, Кью; Гу, С; Ли, ФСЮ; Ян, Ю (2015). «Неводные окислительно-восстановительные батареи: органические растворители, фоновые электролиты и окислительно-восстановительные пары» . Энергетика и экология . 8 (12): 3515–3530. дои : 10.1039/C5EE02341F .
  51. ^ Сюй, Ю.; Вэнь, Ю.; Ченг, Дж.; Янга, Ю.; Се, З.; Цао, Г. На Всемирной конференции по ветроэнергетике и энергетике без подключения к сети, 2009 г. WNWEC 2009 IEEE: Нанкин, Китай, 2009 г., стр. 1.
  52. ^ Сюй, Ян; Вэнь, Юэ-Хуа; Ченг, Цзе; Цао, Гао-Пин; Ян, Юй-Шэн (2010). «Исследование железа в водных растворах для применения проточных окислительно-восстановительных батарей». Электрохимика Акта . 55 (3): 715–720. дои : 10.1016/j.electacta.2009.09.031 . ISSN   0013-4686 .
  53. ^ ВАЛЬД, МЭТЬЮ Л. (8 января 2014 г.). «Гарвард: более дешевый аккумулятор» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 10 января 2014 г.
  54. ^ «Команда из Гарварда демонстрирует новую безметалловую органически-неорганическую проточную батарею на водной основе; потенциальный прорыв в области недорогого сетевого хранения данных» . 11 января 2014 г.
  55. ^ Сонди, Дэвид (29 июня 2014 г.). «Новая органическая батарея на водной основе дешева, перезаряжаема и экологична» . Гизмаг.
  56. ^ «Аккумуляторная батарея для питания дома от солнечных батарей на крыше» . физ.орг .
  57. ^ Мэтью Гюнтер, ChemistryWorld. «Проточная батарея может сгладить неравномерность поставок ветровой и солнечной энергии» . Научный американец .
  58. ^ Щелочно-хиноновая проточная батарея Lin et al. Наука 2015 349 (6255), с. 1529
  59. ^ Боргино, Дарио (30 сентября 2015 г.). «Более экологичные и безопасные проточные батареи могут хранить возобновляемую энергию по дешевке» . www.gizmag.com . Проверено 8 декабря 2015 г.
  60. ^ Перейти обратно: а б Карретеро-Гонсалес, Хавьер; Кастильо-Мартинес, Элизабет; Арманд, Мишель (2016). «Высокорастворимые в воде органические красители с тремя окислительно-восстановительными свойствами как бифункциональные аналиты». Энергетика и экология . 9 (11): 3521–3530. дои : 10.1039/C6EE01883A . ISSN   1754-5692 .
  61. ^ Перейти обратно: а б Винсберг, Ян; Штольце, Кристиан; Мюнх, Саймон; Лидл, Ференц; Хагер, Мартин Д.; Шуберт, Ульрих С. ​​(11 ноября 2016 г.). «Комби-молекула TEMPO/феназин: окислительно-восстановительный материал для симметричных водных окислительно-восстановительных батарей». Энергетические письма ACS . 1 (5): 976–980. doi : 10.1021/acsenergylett.6b00413 . ISSN   2380-8195 .
  62. ^ Перейти обратно: а б Поташ, Ребекка А.; Маккоун, Джеймс Р.; Конте, Шон; Абрунья, Эктор Д. (2016). «О преимуществах симметричной окислительно-восстановительной батареи» . Журнал Электрохимического общества . 163 (3): А338–А344. дои : 10.1149/2.0971602jes . ISSN   0013-4651 . ОСТИ   1370440 . S2CID   101469730 .
  63. ^ Лаварс, Ник (17 марта 2022 г.). «Батарея с симметричным потоком может обеспечить правильный баланс для хранения энергии в масштабе сети» . Новый Атлас . Проверено 18 марта 2022 г.
  64. ^ Лаварс, Ник (21 мая 2021 г.). «Свеча обеспечивает высокую плотность технологии аккумуляторных батарей» . Новый Атлас . Проверено 26 мая 2021 г.
  65. ^ Фэн, Жочжу; Чжан, Синь; Муругесан, Виджаякумар; Холлас, Аарон; Чен, Ин; Шао, Юянь; Уолтер, Эрик; Веллала, Надиша П.Н.; Ян, Литао; Россо, Кевин М.; Ван, Вэй (21 мая 2021 г.). «Обратимое гидрирование и дегидрирование кетонов для проточных водно-органических окислительно-восстановительных батарей» . Наука . 372 (6544): 836–840. Бибкод : 2021Sci...372..836F . дои : 10.1126/science.abd9795 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   34016776 . S2CID   234794555 .
  66. ^ Перейти обратно: а б с Робб, Брайан Х.; Фаррелл, Джейсон М.; Маршак, Михаил П. (2019). «Хелатный хромовый электролит для создания проточных водоводных батарей высокого напряжения» . Джоуль . 3 (10): 2503–2512. Бибкод : 2019Джоуль...3.2503R . дои : 10.1016/j.joule.2019.07.002 .
  67. ^ «Хранение энергии: поток GridStar» . Локхид Мартин . Проверено 27 июля 2020 г.
  68. ^ «Химики представляют инновационную проточную окислительно-восстановительную батарею на основе органических полимеров и воды» . физ.орг . 21 октября 2015 года . Проверено 6 декабря 2015 г.
  69. ^ Яночка, Тобиас; Мартин, Норберт; Мартин, Удо; Фрибе, Кристиан; Моргенштерн, Сабина; Хиллер, Ханнес; Хагер, Мартин Д.; Шуберт, Ульрих С. ​​(2015). «Водная окислительно-восстановительная батарея на полимерной основе с использованием некоррозионных, безопасных и недорогих материалов». Природа . 527 (7576): 78–81. Бибкод : 2015Natur.527...78J . дои : 10.1038/nature15746 . ПМИД   26503039 . S2CID   4393601 .
  70. ^ Яночка, Тобиас; Мартин, Норберт; Мартин, Удо; Фрибе, Кристиан; Моргенштерн, Сабина; Хиллер, Ханнес; Хагер, Мартин Д.; Шуберт, Ульрих С. ​​(2015). «Водная окислительно-восстановительная батарея на полимерной основе с использованием некоррозионных, безопасных и недорогих материалов». Природа . 527 (7576): 78–81. Бибкод : 2015Natur.527...78J . дои : 10.1038/nature15746 . ПМИД   26503039 . S2CID   4393601 .
  71. ^ Бамгбопа, Мусбаудин О.; Альмхейри, Саиф; Сунь, Хун (2017). «Перспективы недавно разработанных конструкций безмембранных элементов для проточных окислительно-восстановительных батарей». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 70 : 506–518. Бибкод : 2017RSERv..70..506B . дои : 10.1016/j.rser.2016.11.234 . ISSN   1364-0321 .
  72. ^ Брафф, Уильям А.; Базант, Мартин З.; Буи, Каллен Р. (2013). «Новая перезаряжаемая проточная батарея обеспечивает более дешевое и крупномасштабное хранение энергии» . Природные коммуникации . 4 : 2346. arXiv : 1404.0917 . Бибкод : 2013NatCo...4.2346B . дои : 10.1038/ncomms3346 . ПМИД   23949161 . S2CID   14719469 . Проверено 20 августа 2013 г.
  73. ^ Перейти обратно: а б с Брафф, Вашингтон; Базант, МЗ; Буйе, ЧР (2013). «Безмембранная бромоводородная проточная батарея». Природные коммуникации . 4 : 2346. arXiv : 1404.0917 . Бибкод : 2013NatCo...4.2346B . дои : 10.1038/ncomms3346 . ПМИД   23949161 . S2CID   14719469 .
  74. ^ Бамгбопа, Мусбаудин О.; Шао-Хорн, Ян ; Хашайке, Раед; Альмхейри, Саиф (2018). «Циктируемые безмембранные окислительно-восстановительные проточные батареи на основе несмешивающихся жидких электролитов: демонстрация окислительно-восстановительной химии, состоящей из всего железа». Электрохимический акт . 267 : 41–50. дои : 10.1016/j.electacta.2018.02.063 . ISSN   0013-4686 .
  75. ^ Ци, Чжаосян; Кениг, Гэри М. (2017). «Обзорная статья: Проточные аккумуляторные системы с твердыми электроактивными материалами» . Журнал вакуумной науки и технологий B, Нанотехнологии и микроэлектроника: материалы, обработка, измерения и явления . 35 (4): 040801. Бибкод : 2017JVSTB..35d0801Q . дои : 10.1116/1.4983210 . ISSN   2166-2746 .
  76. ^ Кевин Буллис (24 апреля 2014 г.). «Сети наночастиц обещают более дешевые батареи для хранения возобновляемой энергии» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Проверено 24 сентября 2014 г.
  77. ^ Дудута, Михай (май 2011 г.). «Полутвердая литиевая проточная аккумуляторная батарея». Передовые энергетические материалы . 1 (4): 511–516. Бибкод : 2011AdEnM...1..511D . дои : 10.1002/aenm.201100152 . S2CID   97634258 .
  78. ^ Ци, Чжаосян; Кениг-младший, Гэри М. (15 августа 2016 г.). «Безуглеродистая литий-ионная твердодисперсная окислительно-восстановительная пара с низкой вязкостью для проточных окислительно-восстановительных батарей» . Журнал источников энергии . 323 : 97–106. Бибкод : 2016JPS...323...97Q . дои : 10.1016/j.jpowsour.2016.05.033 .
  79. ^ Ци, Чжаосян; Лю, Аарон Л.; Кениг-младший, Гэри М. (20 февраля 2017 г.). «Характеристика редокс-пары безуглеродной твердой дисперсии LiCoO2 и электрохимическая оценка для всех проточных окислительно-восстановительных батарей с твердой дисперсией». Электрохимика Акта . 228 : 91–99. дои : 10.1016/j.electacta.2017.01.061 .
  80. ^ Чендлер, Дэвид Л. (23 августа 2011 г.). «Плывите по течению – Cambridge Crude» . Обзор технологий .
  81. ^ Darpa Nanoelectrofuel Flow Battery , 18 марта 2022 г. , получено 9 августа 2022 г.
  82. ^ Блейн, Лоз (9 августа 2022 г.). «Influit переходит к коммерциализации своих жидкостных батарей сверхвысокой плотности» . Новый Атлас . Проверено 9 августа 2022 г.
  83. ^ Проточные батареи на основе окислительно-восстановительного потенциала для крупномасштабного хранения энергии. Передовые материалы 2018, 30, 13.
  84. ^ Проточные батареи на основе окислительно-восстановительного потенциала. Журнал физики D-Applied Physics 2019, 52, 17.
  85. ^ Нацеливание на окислительно-восстановительный потенциал улучшает проточные батареи. Джоуль 2019, 3, 2066-2067.
  86. ^ Одномолекулярные окислительно-восстановительные реакции для pH-нейтральной водной органической окислительно-восстановительной проточной батареи. Angewandte Chemie-International Edition 2020, 59, 14286-14291.
  87. ^ Окислительно-восстановительное воздействие на энергетические материалы. Текущее мнение по электрохимии 2021, 29, 7.
  88. ^ Redox-нацеливание энергетических материалов на хранение и преобразование энергии. Перспективные материалы 2021, 2104562 (2104519).
  89. ^ «Более 130 миллионов публикаций, сгруппированных по темам на ResearchGate» . Проверено 21 мая 2023 г.
  90. ^ Толмачев Юрий и Светлана В. Стародубцева. «Проточные аккумуляторы с твердотельными ускорителями энергии». Журнал электрохимической науки и техники 12.4 (2022): 731-766. https://hrcak.srce.hr/file/410594
  91. ^ Бадвал, Сухвиндер П.С.; Гидди, Сарбжит С.; Маннингс, Кристофер; Бхатт, Ананд И.; Холленкамп, Энтони Ф. (24 сентября 2014 г.). «Новые технологии электрохимического преобразования и хранения энергии» . Границы в химии . 2 : 79. Бибкод : 2014FrCh....2...79B . дои : 10.3389/fchem.2014.00079 . ПМЦ   4174133 . ПМИД   25309898 .
  92. ^ Буш, Стив (20 июля 2018 г.). «В проточной батарее комнатной температуры используется жидкий натриево-калийный сплав» .
  93. ^ Ли, Чжэн; Сэм Пэн, Мэнсуан; Су, Лян; Цай, Пин-Чун; Бадель, Андрес Ф.; Валле, Джозеф М.; Эйлер, Стефани Л.; Сян, Кай; Брушетт, Фикиле Р.; Чан, Йет-Мин (11 октября 2017 г.). «Воздухо-водная серная проточная батарея для сверхдешевого хранения электроэнергии длительного действия» . Джоуль . 1 (2): 306–327. Бибкод : 2017Джоуль...1..306л . дои : 10.1016/j.joule.2017.08.007 .
  94. ^ Сервис, РФ (2 ноября 2018). «Достижения в области проточных батарей обещают дешевое резервное питание». Наука . 362 (6414): 508–509. Бибкод : 2018Sci...362..508S . дои : 10.1126/science.362.6414.508 . ПМИД   30385552 . S2CID   53218660 .
  95. ^ РЭДТ Энергия. «Хранение возобновляемой энергии» . Архивировано из оригинала 1 февраля 2014 года . Проверено 27 января 2014 г.
  96. ^ «Redflow – устойчивое хранение энергии» . Архивировано из оригинала 9 февраля 2010 года.
  97. ^ в патент WO 03043170 , Спазианте, Пласидо Мария; Кампанацаньякорн, Крисада и Зокки, Андреа, «Система хранения и/или преобразования энергии из источников с переменным напряжением и частотой», опубликовано 22 мая 2003 г., передано Squirrel Holdings Ltd.  
  98. ^ «Система заправки электромобилей (EVRS), используемая в сочетании с технологией окислительно-восстановительного потока ванадия» . REDT Хранение энергии . Архивировано из оригинала 10 декабря 2011 года. {{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  99. ^ Энтони Ингрэм (11 октября 2016 г.). «Quant e-Limo ​​с двигателем nanoFLOWCELL одобрен для дорожных испытаний в Германии» . Фокс Ньюс .
  100. ^ Амато, CJ (1 февраля 1973 г.). «Цинково-хлоридная батарея — недостающее звено практичного электромобиля» . Серия технических документов SAE . Том. 1. doi : 10.4271/730248 – через www.sae.org.
  101. ^ Толмачев Юрий В.; Пяткивский Андрей; Рыжов Виктор Викторович; Конев Дмитрий В.; Воротынцев, Михаил А. (2015). «Энергетический цикл, основанный на проточной водной батарее с высокой удельной энергией, и его 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 . S2CID   97853351 .
  102. ^ Выступление Джона Дэвиса из Deeya Energy об использовании их проточных батарей в телекоммуникационной отрасли на YouTube.
  103. ^ «Тестирование рабочих характеристик проточных цинк-бромных батарей для удаленных объектов связи» (PDF) . Проверено 21 мая 2023 г.
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Flow_battery&oldid=1233014510"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: fb9f219861c84454e65b85681c8a3088__1720287720
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/fb/88/fb9f219861c84454e65b85681c8a3088.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Flow battery - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)