Кіріспе
Электрохимиялық элементтің түрі
Цинк-бром аккумуляторы – цинк металлы мен бром арасындағы реакцияны пайдаланып электр тоғын өндіретін, құрамында цинк бромидінің сулы ерітіндісі бар қайта зарядталатын аккумулятор жүйесі. Цинк бұрыннан-ақ біріншілік элементтердің теріс электроды ретінде қолданылып келеді. Бұл металл кеңінен таралған, салыстырмалы түрде арзан. Ол бейтарап және сілтілі сулы ерітінділермен жанасқанда жақсы тұрақты. Сондықтан ол қазіргі уақытта мырыш-көміртек және сілтілік біріншілік элементтерде қолданылады. Басты қолданылу мүмкіндігі – электр желісіне, тұрмыстық немесе автономды қуат жүйелеріне арналған стационарлық энергия сақтау. Сулы электролит жүйені литий-иондық аккумулятор жүйелерімен салыстырғанда қызып кетуге және өртке келу қаупін азайтады.
Шолу
Цинк-бром аккумуляторларын екі топқа бөлуге болады: ағынды аккумуляторлар және ағынсыз аккумуляторлар. Redflow (Австралия) және Primus Power (АҚШ) ағынды аккумуляторларды коммерцияландыруда белсенді, ал Gelion (Австралия) және EOS Energy Enterprises (АҚШ) ағынсыз жүйелерді әзірлеумен және коммерцияландырумен айналысады.
Ағымы
Цинк-бром ағынды батареясы (ZBRFB) – гибридті ағын батареясы. Екі резервуарда цинк бромидінің ерітіндісі сақталады. Батарея зарядталатын немесе разрядталатын кезде, ерітінділер (электролиттер) реактор жинағы арқылы бір резервуардан екінші резервуарға сорғыланады. Бір резервуар оң электрод реакциялары үшін электролитті сақтауға, ал екіншісі – теріс электрод реакциялары үшін қолданылады. Энергия тығыздығы 60 және 85 Вт⋅сағ/кг аралығында өзгереді. Батарея жинағы әдетте көміртек толтырылған пластикалық биполярлық пластиналардан (мысалы, 60 элементтен) жасалады және жоғары тығыздықты полиэтилен (ЖТПЭ) контейнеріне орналастырылады. Батареяны электролиттік жабын жасау машинасы деп қарастыруға болады. Зарядтау кезінде цинк өткізгіш электродтарға жабылады, ал бром пайда болады. Разрядтау кезінде процесс кері жүреді: теріс электродтарға жабысқан металл цинк электролитте еріп, келесі зарядтау циклында қайтадан жабылуға дайын болады. Оны толық разрядталған күйде шексіз уақытқа қалдыруға болады. Толық зарядталған күйде, жинақ құрғақ сақталғанда өздігінен разрядталмайды.
Дизайн
Әрбір жасушаның екі электрод камерасы әдетте мембранамен (әдетте микропорозды немесе ион алмасу түріне) бөлінеді. Бұл бромның теріс электродқа жетуіне кедергі келтіреді, онда ол мырышпен реакцияға түсіп, өзін-өзі разрядтауға себеп болады. Өзін-өзі разрядтауды одан әрі азайту және бромның бу қысымын төмендету үшін оң электролитке кешендеуші заттар қосылады. Олар броммен қайтымды реакцияға түсіп, майлы қызыл сұйықтық құрады және электролиттегі концентрацияны азайтады.
Жасаушылар
Primus Power – Hayward, California) - АҚШ-тың жеке меншік компаниясы. Алайда 2023 жылдың мамыр айына дейін олар 2015 жылдан бері ешқандай орналым жасаған жоқ. Primus Power компаниясы 125 кВт/сағ қуатты құрылғысының тиімділігі 70% дейін жетеді деп мәлімдейді. RedFlow Limited – Брисбен, Австралия, ASX биржасында тіркелген компания. Олардың ZBM3 батареясы 12 сағат бойы үздіксіз қуат беруге қабілетті екенін айтады. Олар ZBM3 батареясы үшін 80% дейін DC–DC "энергия тиімділігін" және ZBM3 үшін 42 Вт/кг дейін деп мәлімдеді. – Menomonee Falls, Wisconsin, АҚШ (іс тоқтатылған).
Ағынсыз
Ағынсыз батареялар екі ыдыс арасында батарея материалдарын жібермейді.
Жасаушылар
Гелион: Сидней университетінің профессоры Томас Машмайер сұйықтықты гельмен алмастырды. Иондар жылдам қозғалып, зарядталу уақытын қысқартады. Гель отқа төзімді. 2016 жылдың сәуірінде Gelion іске қосылды. Компания Ұлыбританияның жаңартылатын энергия тобы Armstrong Energy-ден 11 миллион австралиялық доллар инвестиция алды. Gelion IPO арқылы қосымша капитал жинады және 2021 жылдың 30 қарашасында AIM Лондон қор биржасында тіркелді. Gelion коммерциялық және желілік қолдану үшін 1,2 кВт⋅сағ моноблокты аккумуляторды коммерциялауды жоспарлап отыр. Gelion өзінің моноблоктарында жылдам разрядтау режимін, титанды алмастыруға арналған төмен құнмен электродтарды және дендриттерді басқару мен алдын алуды жақсартуды хабарлады. EOS Energy Enterprise катоды: 2023 жылға қарай EOS өзінің Eos Z3 батареясын жариялады және 347 МВт⋅сағ тапсырыс резерві мен жалпы 2,2 ГВт⋅сағ міндетті тапсырыстар бар екенін мәлімдеді. EOS өзінің батареясының RTE көрсеткіші "80-ші жылдардың ортасында" (ауыртпаның тереңдігі төмендетілгенде) және 6000 цикл / 20 жылдық қызмет ету мерзімі бар екенін мәлімдеді.
Қашықтан байланыс желілері
Алыс орналасқан телекоммуникациялық нысандарда электр жүктемесі төмен және орнатылған генерация қуаты жоғары болған жағдайда, технологияның тиімділігін арттырып, кемшіліктерін азайту үшін бірнеше жүйені параллель қосымша пайдалану арқылы дизель генератор отынының айтарлықтай үнемдеуіне қол жеткізуге болады.
Тарих
2021 жылдың желтоқсанында Redflow Aneargia үшін 2 МВт⋅сағ көлемді қондырғыны аяқтады, бұл 2.0 МВт биогазбен жұмыс істейтін когенерациялық қондырғыны және Калифорниядағы микрожеліні басқару жүйесін қолдады. 2021 жылы EOS Energy Enterprises Pine Gate Renewables компаниясынан 300 МВт⋅сағ көлемде тапсырыс алды, орнату 2022 жылға жоспарланған.
2022 жылы Gelion Acciona Energy компаниясымен желілік деңгейде қолдану үшін Endure батареяларын сынақтан өткізу туралы келісім жасағанын хабарлады. 2023 жылдың маусым айында Redflow Калифорнияның Rolling Hills Казиносын қуатпен қамтамасыз етуге көмектесетін 20 МВт⋅сағ жүйесін жеткізу туралы келісімге келді.