Введение
Тип электрохимического элемента
Цинко-бромовая батарея – это перезаряжаемая аккумуляторная система, использующая реакцию между цинком и бромом для выработки электрического тока, с электролитом, состоящим из водного раствора бромида цинка. Цинк давно используется в качестве отрицательного электрода первичных элементов питания. Это широкодоступный и относительно недорогой металл, достаточно стабильный при контакте с нейтральными и щелочными водными растворами. Благодаря этому он применяется в цинко-углеродных и щелочных первичных элементах. Основным перспективным направлением использования является стационарное накопление энергии, как для электросетей, так и для бытовых или автономных систем энергоснабжения. Водный электролит снижает склонность системы к перегреву и возгоранию по сравнению с литий-ионными аккумуляторными системами.
Обзор
Цинк-бромовые батареи можно разделить на две группы: проточные и не проточные. Redflow (Австралия) и Primus Power (США) активно занимаются коммерциализацией проточных батарей, а Gelion (Австралия) и EOS Energy Enterprises (США) разрабатывают и выводят на рынок не проточные системы.
Поток
Цинк-бромная проточная батарея (ZBRFB) является гибридной проточной батареей. Раствор бромида цинка хранится в двух резервуарах. При зарядке или разрядке батареи растворы (электролиты) прокачиваются через реакторный блок из одного резервуара в другой. Один резервуар предназначен для хранения электролита для реакций на положительном электроде, а другой – для отрицательного. Энергетическая плотность составляет от 60 до 85 Вт·ч/кг. Батарейный блок обычно изготавливается из биполярных пластин из пластика, наполненного углеродом (например, 60 элементов), и помещается в контейнер из полиэтилена высокой плотности (ПВПЭ). Батарею можно рассматривать как гальваническую установку. Во время зарядки цинк осаждается на проводящие электроды, а образуется бром. При разрядке процесс обращается: металлический цинк, осажденный на отрицательных электродах, растворяется в электролите и становится доступным для повторного осаждения при следующем цикле зарядки. Батарею можно оставлять полностью разряженной неограниченно долго. Саморазряд не происходит в полностью заряженном состоянии, если блок поддерживается в сухом состоянии.
Дизайн
Две электродовые камеры каждой ячейки обычно разделены мембраной (как правило, микропористой или ионообменной). Это предотвращает попадание брома к отрицательному электроду, где он реагирует с цинком, вызывая саморазряд. Для дальнейшего снижения саморазряда и уменьшения давления паров брома в положительный электролит добавляют комплексообразователи. Они обратимо реагируют с бромом, образуя маслянистую красную жидкость и снижая его концентрацию в электролите.
Разработчики
Primus Power – Хейвард, Калифорния, – частная американская компания. Однако по состоянию на май 2023 года у них не было ни одной установки с 2015 года. Primus Power заявляет об эффективности 70% для своего устройства емкостью 125 кВтч. RedFlow Limited – Брисбен, Австралия, – публичная компания, котирующаяся на ASX. Их батарея ZBM3, по заявлению компании, способна обеспечивать 12 часов непрерывного питания. Они заявляли об эффективности преобразования постоянного тока в постоянный ток ("энергетическая эффективность стека") до 80% для батареи ZBM3 и 42 Втч/кг для ZBM3, – Меномони Фолс, Висконсин, США (компания прекратила деятельность).
Непоток
Непроточные аккумуляторы не перемещают материалы аккумулятора между двумя баками.
Разработчики
Гелион: Томас Машмайер из Университета Сиднея заменил жидкость гелем. Ионы могут перемещаться быстрее, что сокращает время зарядки. Гель огнестойкий. В апреле 2016 года компания Gelion была запущена. Компания привлекла инвестиции в размере 11 миллионов австралийских долларов от британской группы компаний в сфере возобновляемой энергетики Armstrong Energy. Gelion привлек дополнительный капитал посредством IPO и был зарегистрирован на Лондонской фондовой бирже AIM 30 ноября 2021 года. Gelion планирует коммерциализировать моноблочную батарею мощностью 1,2 кВтч для использования в коммерческих и сетевых приложениях. Gelion заявил о разработке быстрого режима разряда, использовании более дешевых электродов (в замену титану) и усовершенствованиях в управлении и предотвращении образования дендритов. EOS Energy Enterprise катод: по состоянию на 2023 год EOS представила батарею Eos Z3 и заявила о наличии заказов в резерве на 347 МВтч и общей сумме обязательных заказов в 2,2 ГВтч. EOS утверждает, что срок службы ее батареи составляет 6000 циклов / 20 лет, а показатель RTE находится "в середине 80-х" (при уменьшенной глубине разряда).
Удаленные телекоммуникационные сайты
Значительная экономия дизельного топлива возможна на удаленных телекоммуникационных объектах, работающих при низкой электрической нагрузке и имеющих большую установленную мощность генерации, за счет использования нескольких систем, работающих параллельно, для максимального использования преимуществ и минимизации недостатков данной технологии.
История
В декабре 2021 года Redflow завершила установку емкостью 2 МВт-ч для Aneargia, предназначенную для поддержки когенерационной установки на биогазе мощностью 2,0 МВт и системы управления микросетью в Калифорнии. По состоянию на 2021 год EOS Energy Enterprises получила заказ на 300 МВт-ч от Pine Gate Renewables, с планами установки в 2022 году.
По состоянию на 2022 год Gelion объявила о соглашении с Acciona Energy об испытании аккумуляторов Endure для крупномасштабных сетевых применений. В июне 2023 года Redflow объявила о соглашении о поставке системы мощностью 20 МВт-ч для энергоснабжения казино Rolling Hills в Калифорнии.