Πηγή: epfl.ch
Οι μπαταρίες ροής Redox (RFB) είναι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, οι οποίες βασίζονται γενικά σε δύο υγρούς ηλεκτρολύτες. Αυτοί οι ηλεκτρολύτες περιέχουν τα είδη οξειδοαναγωγής υπό τη μορφή διαλυμένων αλάτων, τα οποία φέρουν το ηλεκτρικό φορτίο. Το RFB αποτελείται από ένα κεντρικό ηλεκτροχημικό στοιχείο (ή στοίβα) και από δύο δεξαμενές αποθήκευσης, καθένα από τα οποία περιέχει έναν από τους ηλεκτρολύτες. Κατά τη λειτουργία της μπαταρίας, οι ηλεκτρολύτες κατευθύνονται από τις δεξαμενές αποθήκευσης στο ηλεκτροχημικό στοιχείο, όπου πραγματοποιούνται ανταλλαγές ηλεκτρονίων και μετά επιστρέφουν στη δεξαμενή αποθήκευσης. Ως εκ τούτου, η μπαταρία φορτίζεται προοδευτικά ή αποφορτίζεται ενώ οι ηλεκτρολύτες μετατρέπονται.
Διαφορετικά άλατα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δραστικά είδη οξειδοαναγωγής στους ηλεκτρολύτες, τα οποία η φύση μπορεί να ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό, από μέταλλο έως οργανικά. Επιπλέον, είναι θεωρητικά δυνατό να συναρμολογηθεί οποιοδήποτε από τα θετικά ζεύγη οξειδοαναγωγής σε οποιοδήποτε από τα αρνητικά και αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια μεγάλη ποικιλία χημικών RFB. Ένα από τα πρώτα που αναπτύχθηκε ήταν το Fe / Cr RFB, που σπούδασε στη NASA τη δεκαετία του 1970. Ωστόσο, το πιο κοινό και πιο προηγμένο RFB σήμερα είναι το λεγόμενο "all-vanadium" RFB (ή VRFB). Σε αυτήν την μπαταρία, το ίδιο μέταλλο, το βανάδιο, χρησιμοποιείται σε κάθε ηλεκτρολύτη. Η αρχή της λειτουργίας του εξηγείται καλά στην ταινία Youtube παρακάτω.
Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα αυτών των συγκεκριμένων μπαταριών, σε σύγκριση με άλλες, είναι ότι έχουν ενεργειακή χωρητικότητα ανεξάρτητη από την ισχύ εξόδου τους. Αυτή η σημαντική διαφορά είναι άμεση συνέπεια της υγρής τους φύσης. Πράγματι, ενώ το μέγεθος και ο αριθμός των κυψελών υπαγορεύουν την έξοδο ισχύος, το μέγεθος των δεξαμενών ηλεκτρολύτη –όγκος των ηλεκτρολυτών– καθορίζει την ενεργειακή χωρητικότητα της μπαταρίας. Αυτή η αποσύνδεση επιτρέπει ένα ευρύτερο φάσμα εφαρμογών. Επιπλέον, είναι εγγενώς ασφαλέστερες από άλλες μπαταρίες και έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής, χωρίς να απαιτείται πολλή συντήρηση. Το κύριο μειονέκτημά τους είναι η σχετικά χαμηλή ενεργειακή πυκνότητα, που σημαίνει ότι καταλαμβάνουν έναν αρκετά μεγάλο όγκο.
Τα RFB είναι τώρα διαθέσιμα στο εμπόριο, για παράδειγμα από τους ακόλουθους προμηθευτές:
Gildemeister - Cellstrom(όλο το βανάδιο)
Redflow(βρωμιούχος ψευδάργυρος)
ViZn(ψευδάργυρος-σίδηρος)
Ημερησία(όλο το βανάδιο)
Τεχνολογίες UniEnergy(όλο το βανάδιο)
Rongke Power(όλο το βανάδιο)
Λόγω της ευελιξίας τους, τα RFB μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Συγκεκριμένα, μπορούν να εφαρμοστούν συμπληρωματικά σε μια φωτοβολταϊκή φάρμα ή μια ανεμογεννήτρια. Πράγματι, είναι κατάλληλα για την αποθήκευση των διακυμάνσεων των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας καθώς η διαλείπουσα φόρτιση ή εκφόρτιση δεν επηρεάζει σημαντικά τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και ο χρόνος απόκρισης των RFB είναι μικρός (συνήθως λιγότερο από 1 δευτερόλεπτο). Τα RFB μπορούν επίσης να ενσωματωθούν σε δίκτυο μικροδίκτυο, όπου παίζουν τον ίδιο ρόλο για την αποθήκευση της πλεονάζουσας παραγωγής και την παροχή ισχύος όταν η κατανάλωση είναι υψηλότερη από την παραγωγή. Τα RFB έχουν επίσης εγκατασταθεί ως εφεδρικά συστήματα (ή UPS), ή σε απομακρυσμένες περιοχές για τηλεπικοινωνιακούς σταθμούς, για παράδειγμα.
Μπαταρίες ροής Redox σε αριθμούς:
Χαρακτηριστικό γνώρισμα | αξία |
Εύρος ισχύος [kW] | 10 – 10,000 |
Εύρος χωρητικότητας [kWh] | 10 – 50,000 |
Διάρκεια ζωής [έτη / # κύκλων] | 10 – 15 / 10,000 – 15,000 |
Πυκνότητα ογκομετρικής ενέργειας [Wh / L] | 35 |
Τάση κυψέλης [V] | 1 – 2.5 |
Χρόνος φόρτισης / εκφόρτισης [h] | 1 – 10 |
Ενεργειακής απόδοσης [%] | 70 – 80 |
