Breve análisis de toda la batería de flujo redox de vanadio

Breve análisis de toda la batería de flujo redox de vanadio

Las baterías de iones de litio están muy de moda en la industria del almacenamiento de energía en los últimos años. Según las estadísticas, en la nueva capacidad instalada de tecnología de almacenamiento de energía en 2014, las baterías de iones de litio representaron hasta el 74%. La fábrica de súper baterías de Tesla eligió la tecnología de baterías de iones de litio para I + D y producción. También lanzaron Powerwall para el pequeño mercado de almacenamiento de energía, que es muy bien recibido por el mercado. Sin embargo, de hecho, dependiendo de los requisitos de la tecnología de almacenamiento de energía en el campo de aplicación, varias tecnologías de almacenamiento de energía tienen campos de aplicación adecuados. Cuando se trata de aplicaciones de almacenamiento de energía a gran escala, las baterías de iones de litio se han encontrado con rivales. Según informes de medios extranjeros, el Departamento de Energía de EE. UU. Está apoyando a las tecnologías UniEnergy de los Estados Unidos para implementar un nuevo proyecto de almacenamiento de energía de batería de flujo, el objetivo es poder utilizar baterías de flujo líquido y litio basado en baterías Tesla cuando el proyecto alcance grandes dimensiones. Integración de escala y cuadrícula. Se compararon y compararon baterías de iones.

Tecnología de almacenamiento de energía, todo el mundo sentirá que Japón, Estados Unidos, es la mayor parte del ganado, pero en el campo de las baterías de flujo, se puede decir que China es el número uno del mundo. En la actualidad, las empresas chinas desarrollan el sistema de almacenamiento de energía de baterías de flujo de vanadio más grande del mundo, y los científicos chinos también investigan y desarrollan el estándar internacional para baterías de flujo de líquidos. Can Dou visitó al jefe del sistema estándar y también fue el ingeniero jefe del proyecto de sistema de batería de flujo de vanadio más grande del mundo, el profesor Zhang Huamin.

El profesor Zhang es actualmente el investigador principal del Instituto de Física Química de Dalian, director del Laboratorio Nacional Clave de Tecnología de Almacenamiento de Energía de Baterías de Flujo de Energía, y Director General Adjunto e Ingeniero Jefe de Dalian Rongke Energy Storage Technology Development Co., Ltd.Profesor Zhang Huamin fue una persona talentosa de la Academia de Ciencias de China en 2000 y regresó a China para trabajar en el Instituto de Física Química de Dalian. Estudió en Japón y trabajó en la investigación de pilas de combustible. Después de regresar a China, el profesor Zhang Huamin se desempeñó como director del Centro de Investigación de Celdas de Combustible, asistente del director y ministro del departamento de tecnología de almacenamiento de energía.

¿Por qué el profesor Zhang Huamin cambió de una celda de combustible a una batería de flujo? Desde 2000, ¿qué pasó con el almacenamiento de energía de China en 15 años? ¿Cuál es el futuro del desarrollo de la tecnología de almacenamiento de energía? Preste atención a la omnipotente cumbre de 2015. Hablador de energía, el profesor Zhang Huamin, como invitado especial, compartirá su maravillosa experiencia y su juicio sobre el futuro océano azul de la tecnología de almacenamiento de energía.

Hoy, puedo adelantarlos con la ciencia de lo que es una batería de flujo y ver por qué el futuro del almacenamiento de energía a gran escala está aquí.

Batería de flujo ABC

1. ¿Qué es una batería de flujo?

Una batería de flujo es una tecnología de batería secundaria en la que un material activo está presente en un electrolito líquido. El electrolito se coloca fuera de la pila, fluye a través de la pila bajo el empuje de la bomba de circulación y se produce una reacción electroquímica para convertir la energía química y la energía eléctrica, realizando así el almacenamiento y liberación de la energía eléctrica.

2. ¿Cuáles son las características de la batería de flujo?

1 La capacidad de almacenamiento de energía es fácil de ajustar la escala. La potencia de salida de la batería depende del tamaño y número de la pila. La capacidad de almacenamiento de energía depende de la capacidad y concentración del electrolito. Por lo tanto, el diseño de escala de la batería de flujo es muy flexible: siempre que se aumente el área de la pila y el número de pilas, se puede aumentar la salida. Energía; si se aumenta el volumen del electrolito, se puede aumentar la capacidad de almacenamiento de energía.

2 La celda de flujo tiene un alto grado de libertad en la selección del sitio. El sistema puede ser de operación cerrada completamente automática, sin contaminación, mantenimiento simple y bajo costo operativo.

3 alta seguridad. La solución de electrolito es una solución acuosa y el sistema de batería no presenta riesgo de explosión o incendio y es altamente seguro.

3. Tipo de batería de flujo

Según las diferentes sustancias activas, la batería de flujo se puede dividir en varias rutas técnicas como vanadio, zinc / bromo, polisulfuro / bromuro de sodio y hierro / cromo. Hasta ahora, la capacidad instalada total de las baterías de flujo líquido en todo el mundo es de aproximadamente 68MW, de los cuales todas las baterías de flujo redox de vanadio representan el 40%. Desde la madurez de la tecnología actual y los efectos de la aplicación de ingeniería, toda la tecnología de baterías de flujo redox de vanadio ha entrado en la etapa de aplicación de ingeniería y desarrollo de mercado, y ha comenzado la comercialización; la tecnología de baterías de flujo de zinc-bromo ha entrado en la etapa de demostración de aplicaciones y desarrollo de mercado; otras baterías de flujo aún se encuentran en fase de investigación.

El par de electrodos positivos de todas las baterías de almacenamiento de energía de flujo redox de vanadio es VO2 + / VO2 +, y el par de electrodos negativos es V2 + / V3 +. El electrodo tiene la siguiente reacción electroquímica:

4. Características técnicas de todas las baterías de flujo de vanadio.

1 Vida útil prolongada: la vida útil del ciclo de carga y descarga de todas las baterías de almacenamiento de energía redox de vanadio puede alcanzar más de 13.000 ciclos, y la vida útil del calendario es de más de 15 años.

2 Las características de carga y descarga son buenas: el sistema de almacenamiento de energía de la batería de flujo de vanadio tiene las características de carga y descarga rápidas y profundas sin afectar la vida útil de la batería, y la uniformidad de cada celda es buena. Además, los iones de vanadio tienen una alta reversibilidad electroquímica y una pequeña polarización electroquímica, lo que es muy adecuado para la carga y descarga rápida de grandes corrientes.

3 Diseño independiente de la potencia y la capacidad: la potencia de la batería de flujo completamente de vanadio está determinada por el tamaño y la cantidad de la pila, y la capacidad está determinada por la concentración y el volumen del electrolito. Por lo tanto, la expansión de potencia se puede lograr aumentando la potencia de la pila y aumentando el número de pilas, y el aumento de capacidad se puede lograr aumentando el volumen del electrolito.

4 Seguridad y protección del medio ambiente: el sistema de almacenamiento de energía de la batería de flujo de vanadio funciona en condiciones normales de temperatura y presión, lo que no solo prolonga la vida útil de los componentes de la batería, sino que también muestra un muy buen rendimiento de seguridad. Además, la solución de electrolitos se puede reciclar y reciclar, lo que es respetuoso con el medio ambiente y ahorra recursos. La mayoría de los componentes de la batería son materiales de carbono económicos, plásticos de ingeniería, larga vida útil, fuentes de materiales ricos, tecnología de procesamiento madura y fácil reciclaje.

En general, todas las baterías de flujo redox de vanadio tienen una capacidad de cientos de kilovatios a cientos de megavatios, y la capacidad de almacenamiento de energía es de cientos de kilovatios hora a cientos de megavatios. Tiene ventajas obvias y es una de las tecnologías preferidas para la tecnología de almacenamiento de energía eficiente y a gran escala.

5. ¿Cuáles son los desafíos que enfrentan todas las baterías de flujo redox de vanadio?

1 tecnología de membrana de intercambio iónico. La membrana de intercambio iónico puede afectar la permeabilidad iónica mutua entre los electrolitos positivos y negativos, lo que afecta la eficiencia energética de la batería de flujo y la vida útil de la batería. Es necesario investigar y desarrollar una membrana de intercambio iónico altamente selectiva y conductora para una batería de flujo de líquido.

2 tecnología de preparación de electrolitos de alta concentración y alta estabilidad. Anteriormente, los costos de electrolitos representaban casi el 50% del costo total. En la actualidad, debido a la disminución del costo de la batería, la proporción del costo del electrolito es mayor.

3 La densidad de energía es baja y el volumen es grande. El sistema de batería debe estar equipado con muchos componentes auxiliares, como tuberías, componentes de válvulas, bombas de circulación de electrolitos, intercambiadores de calor, etc., lo que hace que la batería de flujo sea más complicada y exige mayores requisitos de confiabilidad del sistema de batería.

6. ¿Cuál es el estado actual y las perspectivas del desarrollo de la batería de flujo?

La batería de flujo de vanadio es adecuada para el almacenamiento de energía en sistemas de potencia máxima, sistemas de energía fotovoltaica a gran escala, sistemas de generación de energía eólica y sistemas de energía ininterrumpida o sistemas de energía de emergencia.

Los fabricantes mundiales de baterías de flujo de vanadio incluyen principalmente: Sumitomo Electric Company de Japón, Dalian Rongke Energy Storage Technology Development Co., Ltd. (en lo sucesivo, Rongke Energy Storage Company), UniEnergy Technologies de los Estados Unidos y Gildemeister de Austria. .

Sumitomo Electric Co., Ltd. inició la investigación y el desarrollo de la tecnología de baterías de flujo de vanadio en la década de 1990. Cuenta con tecnología líder en aplicaciones de ingeniería e integración de sistemas, pero sus materiales y componentes funcionales clave dependen de la subcontratación y el costo es alto. UniEnergy Technologies de los Estados Unidos tiene la tecnología de baterías de flujo de vanadio de ácido mixto líder en el mundo y es responsable de la construcción de la primera central eléctrica de almacenamiento de energía de batería de flujo de vanadio de clase megavatio en los Estados Unidos. Gildemeister ha estado desarrollando baterías de almacenamiento de energía de almacenamiento líquido de vanadio desde 2002. Los productos se utilizan principalmente en células solares fotovoltaicas para el suministro de energía en áreas remotas y estaciones de carga de vehículos eléctricos.

La tecnología de almacenamiento de energía líquida de vanadio y el desarrollo industrial de China se encuentran en el nivel líder mundial. En la actualidad, Rongke Energy Storage Company ha obtenido una capacidad instalada de todas las baterías de flujo redox de vanadio superior a 12MW, lo que representa el 40% de la capacidad instalada total del mundo. En 2013, el sistema de almacenamiento de energía de batería de flujo de vanadio de 5MW / 10MWh más grande del mundo, desarrollado conjuntamente por Rongke Energy Storage Company y el Instituto de Industria Química de Dalian, superó con éxito la aceptación del propietario. Este es el primer 5MW del mundo que está conectado a la red. Los dispositivos de almacenamiento de energía industrial a gran escala, todos los indicadores se encuentran en el nivel líder internacional.

En 2014, Rongke Energy Storage Co., Ltd. cooperó con Bosch Group (BOSCH) para construir un sistema de almacenamiento de energía de batería de flujo de vanadio de 250kW / 1MWh en un parque eólico del norte de Alemania. El sistema es actualmente el sistema de batería de flujo de vanadio más grande de Europa, y los clientes extranjeros valoran mucho su rendimiento y estabilidad. Rongke Energy Storage Co., Ltd. también cooperó con UniEnergy Technologies de los Estados Unidos para construir la primera central eléctrica de batería de almacenamiento de energía líquida de vanadio de megavatios en los Estados Unidos.

La página contiene el contenido de la traducción automática.