ARedox-Flow-Batterieist eine Art wiederaufladbares Batteriesystem, das aus mehreren wesentlichen Komponenten besteht: einem Stapel, Elektrolyten, Elektrolyt-Lagertanks, Umwälzpumpen, Rohrleitungen, Zusatzgeräten sowie Überwachungs- und Schutzgeräten. DaRedox-Flow-BatterienDa die Korrosionseigenschaften stark oxidativ und reduzierend sind, müssen alle Bauteile aus korrosionsbeständigen Werkstoffen bestehen, typischerweise aus Kunststoff oder Korrosionsschutzauskleidungen.
Elektrolyt-Lagertanksdienen zur Aufnahme der Elektrolyte und bestehen üblicherweise aus Materialien wiePP,aus PVC, oderAN. Die Sicherheit und Zuverlässigkeit dieser Tanks sind von entscheidender Bedeutung, da jedes Leck zum Verlust des Elektrolyts und zu schwerer Umweltverschmutzung führen kann.
DerUmwälzpumpetreibt den Elektrolytfluss an und sorgt für eine kontinuierliche Zirkulation durch den Stapel zum Laden und Entladen. Wenn die Pumpe ausfällt, wird der gesamteDurchflussbatteriesystemstoppt den Betrieb. Daher ist die Zuverlässigkeit der Pumpe von entscheidender Bedeutung. Zu den üblichen Pumpen gehörenPP-KunststoffpumpenUndPTFE-Pumpen, wobei beliebte Typen sindKreiselpumpenUndMagnetpumpen.
Zur Zusatzausrüstung gehörenFilter,Durchflussmesser,Drucksensoren, UndWärmetauscher. Unter diesen spielen Wärmetauscher eine wichtige Rolle. Im Gegensatz zu anderenEnergiespeichersysteme, leiten Durchflussbatterien Wärme durch Elektrolyte ab, die sie vom Stapel wegführen. Mit Kühlmitteln kann das System seine Temperatur leicht regulieren, was die Temperaturregelung vereinfacht und einer der Gründe ist, warum Durchflussbatterien geeignet sind fürEnergiespeicheranwendungen im großen Maßstab. Wärmetauscher sind typischerweisewassergekühltoderluftgekühltunter Verwendung von Materialien wiePP,AN, oderPTFE.
Die Rolle der IonenleitfähigkeitMembranen in VRFBs
Ionenaustauschmembranensind kritische Komponenten inVanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFBs). Diese Membranen müssen Protonen passieren lassen und gleichzeitig den Übergang von Vanadiumionen in verschiedenen Oxidationsstufen minimieren, um die Selbstentladung zu verringern und die Batterieleistung zu verbessern.Coulomb-Wirkungsgrad.
Eine ideale Membran solltegeringer Widerstandund eine ausgezeichnete Leitfähigkeit zur Reduzierung der ohmschen Verluste aufweisen undchemische Stabilitätum die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. Die Leistung der Membran wirkt sich direkt aufEffizienz,Kapazitätund insgesamtBatterielebensdauer.
Zu den wichtigsten Eigenschaften einer effizienten ionenleitenden Membran gehören:
Hohe Protonenleitfähigkeit.
Geringe Durchlässigkeitzu Vanadiumionen und Wassermolekülen.
Überlegene chemische Beständigkeit.
Angemessenmechanische Festigkeitfür den Langzeitbetrieb.
Fortschritte inMembranmaterialien
In der aktuellen Forschungs- und AnwendungslandschaftPerfluorsulfonsäuremembranenwie zum BeispielNafion, entwickelt vonDuPont, werden aufgrund ihrer hervorragenden Leistung häufig verwendet. Ihre hohen Kosten schränken jedoch eine breitere Akzeptanz ein. Eine kostengünstige Alternative ist dieProtoneX-Membran, hergestellt vonChinasGing Hoffnung. ProtoneX bietet eine mit Nafion vergleichbare Leistung und hat Anerkennung in derEnergiespeicherungIndustrie.
Forscher erforschen weiterhin neue Membranmaterialien, die die Kosten senken und gleichzeitig die Leistung beibehalten. Viele Alternativen stehen jedoch immer noch vor Herausforderungen in Bezug aufchemische Stabilität,Vanadiumionenselektivität, Undmechanische Festigkeit. Die Überbrückung der Lücke zwischen Laborforschung und realer Anwendung bleibt ein Schwerpunkt für die WeiterentwicklungFlow-Batterie-Technologie.
Durch die Kombination dieser Innovationen mit den inhärenten Vorteilen vonRedox-Flow-Batterien, wie Skalierbarkeit und effizienteWärmemanagementwird diese Technologie in der Zukunft eine bedeutende Rolle spielenSpeicherung erneuerbarer Energie.
