すべてのバナジウムレドックスフロー電池の簡単な分析

すべてのバナジウムレドックスフロー電池の簡単な分析

リチウムイオン電池は、近年、エネルギー貯蔵業界で非常に熱くなっています。統計によると、2014年のエネルギー貯蔵技術の新たな設置容量では、リチウムイオン電池が最大74％を占めました。テスラのスーパーバッテリー工場は、研究開発と生産にリチウムイオンバッテリー技術を選択しました。彼らはまた、市場に広く歓迎されている小型エネルギー貯蔵市場向けにPowerwallを発売しました。しかし、実際には、応用分野におけるエネルギー貯蔵技術の要件に応じて、さまざまなエネルギー貯蔵技術が適切な応用分野を持っています。大規模なエネルギー貯蔵アプリケーションを扱うとき、リチウムイオン電池はライバルに遭遇しました。外国メディアの報道によると、米国エネルギー省は、新しいフロー電池エネルギー貯蔵プロジェクトを実施するために米国UniEnergy Technologiesを支援しています。目標は、プロジェクトが大規模になったときに液体フロー電池とテスラ電池ベースのリチウムを実現できるようにすることです。スケールとグリッドの統合。イオン電池を比較して比較しました。

エネルギー貯蔵技術は、誰もが日本、アメリカが最も牛だと感じるでしょうが、フロー電池の分野では、中国は世界一と言えます。現在、世界最大の全バナジウムフロー電池エネルギー貯蔵システムは中国企業によって開発されており、液体フロー電池の国際規格も中国の科学者によって研究開発されています。 Can Douは標準システムの責任者を訪問し、世界最大の全バナジウムフロー電池システムプロジェクトであるZhangHuamin教授のチーフエンジニアでもありました。

張教授は現在、大連化学物理研究所の主任研究員であり、エネルギーフローバッテリーエネルギー貯蔵技術の国立主要研究所の所長であり、大連融科エネルギー貯蔵技術開発株式会社の副総支配人兼最高技術者です。張華民教授2000年に中国科学アカデミーの才能ある人物であり、大連化学物理学研究所で働くために中国に戻りました。彼は日本に留学し、燃料電池の研究に従事しました。中国に帰国後、張華民教授は燃料電池研究センターの所長、所長補佐、エネルギー貯蔵技術部門の大臣を務めた。

張華民教授が燃料電池からフロー電池に切り替えたのはなぜですか？ 2000年以降、15年間で中国のエネルギー貯蔵はどうなりましたか。エネルギー貯蔵技術開発の未来は？全能の2015年サミットに注目してください。エネルギーの話者である張華民教授が特別ゲストとして、彼の素晴らしい経験とエネルギー貯蔵技術の将来の青い海についての彼の判断を共有します。

今日は、フロー電池とは何かという科学を前もって紹介し、大規模なエネルギー貯蔵の未来がここにある理由を理解することができます。

フロー電池ABC

1.フロー電池とは何ですか？

フロー電池は、液体電解質中に活物質が存在する二次電池技術です。電解質はスタックの外側に配置され、循環ポンプのプッシュの下でスタックを流れ、電気化学反応が発生して化学エネルギーと電気エネルギーを変換し、それによって電気エネルギーの貯蔵と放出を実現します。

2.フロー電池の特徴は何ですか？

1エネルギー貯蔵容量はスケールの調整が簡単です。バッテリーの出力電力は、スタックのサイズと数によって異なります。エネルギー貯蔵容量は、電解質の容量と濃度に依存します。したがって、フロー電池のスケール設計は非常に柔軟です。スタックの面積とスタックの数を増やす限り、出力を増やすことができます。力;電解液の量を増やすと、エネルギー貯蔵容量を増やすことができます。

2フローセルは、サイト選択の自由度が高くなっています。このシステムは、完全自動のクローズドオペレーション、汚染なし、簡単なメンテナンス、低運用コストで実現できます。

3高いセキュリティ。電解液は水溶液であり、バッテリーシステムは爆発や火災の危険性がなく、安全性が高いです。

3.フロー電池の種類

さまざまな活性物質に応じて、フロー電池は、バナジウム、亜鉛/臭素、多硫化ナトリウム/臭化物、鉄/クロムなどのさまざまな技術ルートに分けることができます。これまで、世界中の液体フロー電池の総設備容量は約68MWであり、そのうちすべてのバナジウムレドックスフロー電池が40％を占めています。現在の技術の成熟度とエンジニアリングアプリケーションの効果から、すべてのバナジウムレドックスフロー電池テクノロジーはエンジニアリングアプリケーションと市場開発の段階に入り、商品化が始まりました。亜鉛-臭素フロー電池技術は、アプリケーションのデモンストレーションと市場開発の段階に入っています。他のフロー電池はまだ研究段階にあります。

すべてのバナジウムレドックスフローエネルギー貯蔵電池の正極ペアはVO2 + / VO2 +であり、負極ペアはV2 + / V3 +です。電極には次の電気化学反応があります。

4.すべてのバナジウムフロー電池の技術的特性

1長いサイクル寿命：すべてのバナジウムレドックスエネルギー貯蔵バッテリーの充電および放電サイクル寿命は13,000サイクル以上に達する可能性があり、カレンダー寿命は15年以上です。

2充電と放電の特性が良好：オールバナジウムフロー電池のエネルギー貯蔵システムは、電池の耐用年数に影響を与えることなく、高速で深い充電と放電の特性を備えており、各セルの均一性が良好です。さらに、バナジウムイオンは電気化学的可逆性が高く、電気化学的分極が小さいため、大電流の急速な充電と放電に非常に適しています。

3電力と容量に依存しない設計：全バナジウムフロー電池の電力はスタックのサイズと量によって決定され、容量は電解質の濃度と体積によって決定されます。したがって、電力拡張は、スタックの電力を増やし、スタックの数を増やすことによって達成することができ、容量の増加は、電解質の体積を増やすことによって達成することができる。

4安全性と環境保護：オールバナジウムフロー電池のエネルギー貯蔵システムは、常温および常圧の条件下で動作し、電池部品の寿命を延ばすだけでなく、非常に優れた安全性能を示します。さらに、電解質溶液はリサイクルおよびリサイクルが可能であり、環境に優しく、資源を節約します。バッテリーコンポーネントのほとんどは、安価な炭素材料、エンジニアリングプラスチック、長い耐用年数、豊富な材料源、成熟した処理技術、および簡単なリサイクルです。

一般に、すべてのバナジウムレドックスフロー電池の容量は数百キロワットから数百メガワットであり、エネルギー貯蔵容量は数百キロワット時から数百メガワットです。これには明らかな利点があり、大規模で効率的なエネルギー貯蔵技術に適した技術の1つです。

5.すべてのバナジウムレドックスフロー電池が直面する課題は何ですか？

1イオン交換膜技術。イオン交換膜は、正と負の電解質間の相互イオン透過性に影響を与える可能性があり、それによってフロー電池のエネルギー効率と電池の寿命に影響を与えます。液体フロー電池用の選択性と導電性の高いイオン交換膜の研究開発が必要です。

2高濃度で安定性の高い電解質調製技術。以前は、電解質のコストが総コストのほぼ50％を占めていました。現在、バッテリーコストの低下により、電解質コストの割合が高くなっています。

3エネルギー密度が低く、体積が大きい。バッテリーシステムには、パイプライン、バルブコンポーネント、電解質循環ポンプ、熱交換器などの多くの補助コンポーネントを装備する必要があります。これにより、フローバッテリーがより複雑になり、バッテリーシステムの信頼性に対する要件が高くなります。

6.フロー電池開発の現状と展望は？

オールバナジウムフロー電池は、ピークシェービング電力システム、大規模太陽光発電システム、風力発電システム、および無停電電源装置または非常用電力システムでのエネルギー貯蔵に適しています。

世界のオールバナジウムフロー電池メーカーには、主に日本の住友電工、大連融科儡エネルギー貯蔵技術開発株式会社（以下、大連エネルギー貯蔵会社）、米国のユニエナジーテクノロジーズ、オーストリアのギルデマイスターが含まれます。 。

住友電工株式会社は、1990年代からオールバナジウムフロー電池技術の研究開発を開始しました。最先端のシステムインテグレーションとエンジニアリングアプリケーションテクノロジーを備えていますが、主要な機能材料とコンポーネントはアウトソーシングに依存しており、コストが高くなります。米国のUniEnergyTechnologiesは、世界をリードする混合酸全バナジウムフロー電池技術を有しており、米国で最初のメガワットクラスの全バナジウムフロー電池エネルギー貯蔵発電所の建設を担当しています。ギルデマイスターは2002年から全バナジウム液体貯蔵エネルギー貯蔵電池を開発してきました。これらの製品は主に遠隔地の電力供給用の太陽電池や電気自動車の充電ステーションで使用されています。

中国の全バナジウム液体エネルギー貯蔵技術と産業開発は、世界をリードするレベルにあります。現在、Rongke Energy Storage Companyは、12MWを超えるすべてのバナジウムレドックスフロー電池の設備容量を実現しており、これは世界の総設備容量の40％を占めています。 2013年、Rongke Energy StorageCompanyとDalianInstitute of ChemicalIndustryが共同開発した世界最大の5MW / 10MWhオールバナジウムフロー電池エネルギー貯蔵システムは、所有者の承認に成功しました。これは、グリッドに接続された世界初の5MWです。大規模な産業用エネルギー貯蔵装置、すべての指標は国際的なトップレベルにあります。

2014年、Rongke Energy Storage Co.、Ltd。はBosch Group（BOSCH）と協力して、ドイツ北部の風力発電所に250kW / 1MWhの全バナジウムフローバッテリーエネルギー貯蔵システムを構築しました。このシステムは現在、ヨーロッパで最大のオールバナジウムフロー電池システムであり、その性能と安定性は海外の顧客から高く評価されています。 Rongke Energy Storage Co.、Ltd。はまた、米国のUniEnergy Technologiesと協力して、米国で最初のメガワットの全バナジウム液体エネルギー貯蔵バッテリー発電所を建設しました。

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