Akumulator wodorowo-bromowy - Hydrogen-bromine battery

Baterii wodoru, bromu jest ładowania akumulatora przepływu , w którym bromowodór (HBr) służy jako systemu elektrolitu . Podczas cyklu ładowania, gdy energia wpływa do komina, H ₂ jest generowany i przechowywany w oddzielnym zbiorniku. Dodatkowym produktem reakcji chemicznej jest HBr ₃ , który jest również elektrolitem i jest mieszany w tym samym zbiorniku co HBr. Podczas cyklu rozładowania H ₂ jest zużywana, a energia jest generowana. H ₂ ponownie łączy się z HBr ₃a system powraca do swojej początkowej fazy z pełnym zbiornikiem HBr. Elektrolit nie ulega degradacji podczas procesu, a system jest samowystarczalny bez emisji.

Pierwsza powiększona wersja tej baterii, system o mocy 50 kW/100 kWh, została wdrożona w Rotem Industrial Park w Izraelu. Komercyjny system beta o mocy 150 kW/900 kWh ma zostać wdrożony w czerwcu 2016 r. przez konsorcjum obejmujące AREVA , Schneider Electric i EnStorage.

Główną zaletą baterii jest jej koszt. Brom jest tani, z ponad 400 000 ton rocznie produkowanych na całym świecie. Koszt elektrolitu to około 20 USD/kWh. Dodatkowe zalety to zastosowanie na niedrogich membranach i dużej gęstości mocy w porównaniu z innymi akumulatorami przepływowymi.

Inne podejście do baterii opiera się na przepływie laminarnym w celu rozdzielenia dwóch materiałów zamiast membrany, reagując ciekły brom z gazowym wodorem w celu wygenerowania elektryczności. Pierwsza taka bateria pompowała brom przez katodę grafitową i kwas bromowodorowy pod porowatą anodą wraz z gazowym wodorem. Urządzenie pracowało w temperaturze pokojowej z maksymalną gęstością mocy 0,795 wata na centymetr sześcienny. Zaobserwowana wydajność była zgodna z przewidywaniami modelu matematycznego opisującego reakcje chemiczne. Żaden system bezmembranowy nie został rozbudowany, głównie ze względu na równowagę w złożoności zakładu.

Realizowany jest projekt finansowany przez Unię Europejską, który obejmuje instalację baterii wodorowo-bromowych w klastrze wysp Hinnøya . Rozpoczęty w 2019 roku projekt to wieloźródłowy system energii odnawialnej. Termin dostawy to 2021 r.

Brom jest stosunkowo niedrogi, z ponad 243 000 ton rocznie produkowanych w Stanach Zjednoczonych. Operacja bez membrany zmniejsza koszty i wydłuża żywotność baterii.

Aplikacje

Akumulatory przepływowe HBr redox są optymalne do zastosowań, które wymagają codziennych cykli rozładowania przez długi czas rozładowania (tj. 6-12 godzin dziennie) przy stosunkowo długim okresie użytkowania (tj. 10-20 lat). Typowe zastosowania obejmowałyby integrację odnawialnych źródeł energii, odroczenie inwestycji infrastrukturalnych, zarządzanie szczytami i mikrosieci.

Szczególnie w przypadku odnawialnych źródeł energii wymagane jest tanie magazynowanie energii, aby umożliwić korzystanie z odnawialnych źródeł energii o zmiennej, a nawet nieciągłej wydajności, takich jak energia słoneczna i wiatrowa . Magazyn buforuje zmienną moc wyjściową źródła odnawialnego, umożliwiając uznanie takich źródeł za moc bazową. Do wad akumulatorów przepływowych H2-Br2 należy niska gęstość energii (mniejsza niż w przypadku akumulatorów litowo-jonowych) i złożona równowaga instalacji. Te wady uniemożliwiają stosowanie akumulatorów przepływowych H2-Br2 w zastosowaniach transportowych. Kolejnym etapem rozwoju baterii przepływowej bromowodoru jest bateria przepływowa bromowodoru.

„Ocena wydajności regeneracyjnego ogniwa paliwowego wodorowo-bromowego”, Haley Kreutzer, Venkata Yarlagadda i Trung Van Nguyen, J. Electrochem. Soc. 2012 tom 159, wydanie 7, F331-F337

Zalety

Do produkcji akumulatorów HBr redox nie stosuje się metali rzadkich, takich jak lit i kobalt .

Bibliografia

• Tołmaczow, Jurij W.; Piątkowski, Andrij; Ryżow, Wiktor V.; Koniew, Dmitrij V.; Worotyncew, Michaił A. (2015). „Cykl energetyczny oparty na wodnym akumulatorze przepływowym o wysokiej energii właściwej i jego potencjalne zastosowanie w całkowicie elektrycznych pojazdach oraz do bezpośredniej konwersji energii słonecznej na chemiczną”. Czasopismo Elektrochemii Ciała Stałego . 19 (9): 2711–2722. doi : 10.1007/s10008-015-2805-z .
• Mody, Cyrus CM (2016). „Mało znana historia nieszczęścia Jacka Kilby'ego w energii słonecznej”. Widmo IEEE . 53 (10): 50–55. doi : 10.1109/MSPEC.2016.7572539 .
• https://www.elestor.nl/projekty/