Hydrogen -brom batteri - Hydrogen-bromine battery

Et hydrogenbrombatteri er et oppladbart strømbatteri der hydrogenbromid (HBr) fungerer som systemets elektrolytt . Under ladesyklus, som strømmen flyter inn i stabelen, H- 2 genereres og lagres i en separat tank. Et tilleggsprodukt av den kjemiske reaksjonen er HBr 3 , som også er en elektrolytt og blandes i samme tank som HBr. Under utladningssyklusen forbrukes H 2 og energi genereres. H 2 kombineres igjen med HBr 3, og systemet går tilbake til startfasen med en full tank HBr. Elektrolytten utsettes ikke for nedbrytning under prosessen, og systemet er frittstående uten utslipp.

Den første oppskalerte versjonen av dette batteriet, et 50KW/100KWh -system, har blitt distribuert i Rotem Industrial Park i Israel. Et beta -kommersielt system, størrelse på 150KW/900KWh, skal distribueres i juni 2016 av et konsortium inkludert AREVA , Schneider Electric og EnStorage.

Den største fordelen med batteriet er kostnadene. Brom er billig, med mer enn 400 000 tonn produsert årlig over hele verden. Kostnaden for elektrolytten er omtrent $ 20/kWh. Ytterligere fordeler inkluderer bruk på rimelige membraner og høy effekttetthet i forhold til andre strømbatterier.

En annen tilnærming til batteriet er avhengig av laminær strømning for å skille de to materialene i stedet for en membran, som reagerer flytende brom med hydrogengass for å generere elektrisitet. Den første av disse batteri pumpet brom i løpet av en grafitt katode og bromhydrogensyre under en porøs anode , sammen med hydrogengass. Enheten opererte ved romtemperatur med en maksimal effekttetthet på 0,795 watt per kubikkcentimeter. Observert ytelse samsvarte med spådommene til en matematisk modell som beskrev de kjemiske reaksjonene. Ingen membranløse systemer har blitt skalert, hovedsakelig på grunn av balansen mellom anleggets kompleksitet.

Det pågår et EU-finansiert prosjekt som inkluderer installasjon av hydrogen-brombatterier i øygruppen Hinnøya . Prosjektet, som ble lansert i 2019, er et fornybart energisystem med flere kilder. Den skal leveres i 2021.

Brom er relativt billig, med mer enn 243 000 tonn produsert årlig i den amerikanske operasjonen uten membran reduserer kostnadene og øker batteriets levetid.

applikasjoner

HBr redox -strømbatterier er optimale for applikasjoner som krever daglige utladningssykluser for lange utladningsperioder (dvs. 6–12 timer per dag) for en relativt lang distribusjon (dvs. 10–20 år). Typiske applikasjoner vil inkludere integrering av fornybar energi, utsettelse av infrastrukturinvesteringer, toppstyring og mikronett.

Spesielt for fornybar energi er det nødvendig med rimelig energilagring for å muliggjøre fornybare energikilder med varierende og til og med periodisk effekt, for eksempel sol- og vindkraft . Lagringen buffrer den varierende produksjonen fra den fornybare kilden, slik at slike kilder kan betraktes som baseline -strøm. Blant ulempene med et H2-Br2 strømbatteri er lav energitetthet (mindre enn litiumionbatterier) og en kompleks anleggsbalanse. Disse ulempene forhindrer bruk av H2-Br2 strømbatterier i transportapplikasjoner. Det neste trinnet i utviklingen av hydrogen-brom-strømbatteri er hydrogen-bromat-strømbatteri.

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

Fordeler

For produksjon av et HBr redox flow batteri er det ingen sjeldne metaller som litium og kobolt som brukes.

Referanser

  • Tolmachev, Yuriy V .; Piatkivskyi, Andrii; Ryzhov, Victor V .; Konev, Dmitry V .; Vorotyntsev, Mikhail A. (2015). "Energisyklus basert på et høyt spesifikt energivannbatteri og dets potensielle bruk for fullt elektriske kjøretøyer og for direkte sol-til-kjemisk energiomstilling". Journal of Solid State Electrochemistry . 19 (9): 2711–2722. doi : 10.1007/s10008-015-2805-z .
  • Mody, Cyrus CM (2016). "Den lite kjente historien til Jack Kilbys uhell i solenergi". IEEE Spectrum . 53 (10): 50–55. doi : 10.1109/MSPEC.2016.7572539 .
  • https://www.elestor.nl/projects/