stringtranslate.com

Проточная батарея

Проточная окислительно-восстановительная батарея
Типичная проточная батарея состоит из двух резервуаров с жидкостью, которые прокачиваются через мембрану, находящуюся между двумя электродами. [1]

Проточная батарея , или проточная окислительно-восстановительная батарея (после восстановления-окисления ), представляет собой тип электрохимической ячейки , в которой химическая энергия обеспечивается двумя химическими компонентами, растворенными в жидкостях, которые прокачиваются через систему на разных сторонах мембраны. [2] [3] Перенос ионов внутри клетки (сопровождаемый потоком электрического тока через внешнюю цепь) происходит через мембрану, в то время как обе жидкости циркулируют в своем собственном пространстве. Напряжение элемента химически определяется уравнением Нернста и при практическом применении колеблется от 1,0 до 2,43 вольта . Энергоемкость зависит от объема электролита, а мощность - от площади поверхности электродов . [4]

Были продемонстрированы различные типы проточных батарей, в том числе неорганические проточные батареи [5] и органические проточные батареи. [6] В каждой категории конструкции проточных батарей можно разделить на полнопоточные, полупоточные и безмембранные проточные батареи. Принципиальное различие между обычными и проточными батареями заключается в том, что в обычных батареях энергия запасается в материале электродов , а в проточных — в электролите . По состоянию на 2021 год патентные классификации проточных батарей не были полностью разработаны. Совместная патентная классификация рассматривает RFB как подкласс регенеративных топливных элементов (H01M8/18), хотя более уместно рассматривать топливные элементы как подкласс проточных батарей.

Проточную батарею можно использовать как топливный элемент (когда в систему добавляются новый заряженный неголит (он же восстановитель или топливо) и заряженный посолит (он же окислитель)) или как перезаряжаемую батарею (где источник электрической энергии приводит в действие регенерацию восстановителя). и окислитель). Хотя проточные батареи имеют определенные технические преимущества перед обычными перезаряжаемыми батареями с твердыми электроактивными материалами, такие как независимое масштабирование мощности (определяемой размером батареи) и энергии (определяемой размером резервуаров), длительный цикл и календарный срок службы, и потенциально более низкая общая стоимость владения , все проточные батареи страдают от энергоэффективности низкого цикла (50–80%). Такая низкая энергоэффективность обусловлена ​​необходимостью эксплуатации проточных батарей при высоких (>= 100 мА/см2) плотностях тока для уменьшения эффекта внутреннего перехода (через мембрану/сепаратор внутри каждой ячейки) и снижения стоимости электроэнергии ( размер стопок). Также большинство проточных аккумуляторов (исключением являются Zn-Cl2, Zn-Br2 и H2-LiBrO3) имеют меньшую удельную энергию (больший вес) по сравнению с литий-ионными аккумуляторами . Более тяжелый вес обусловлен главным образом необходимостью использования растворителя (обычно воды) для удержания окислительно-восстановительных активных частиц в жидкой фазе. [7]

История

Логарифм публикаций по электрохимическим источникам энергии по годам. Пурпурной линией также показана цена на нефть с поправкой на инфляцию в долларах США за литр в линейном масштабе.















Проточные цинк -бромные батареи (Zn-Br2) являются старейшими химическими проточными батареями, [4] с патентом Джона Дойла US224404, поданным 29 сентября 1879 года. [8] Zn-Br2-батареи имеют относительно высокую удельную энергию, и они были продемонстрированы в качестве источников энергии для электромобилей в 1970-х годах. [9]

Вальтер Кангро, эстонский химик, работавший в Германии, в 1950-х годах первым продемонстрировал проточные батареи, полностью основанные на растворенных ионах переходных металлов: Ti–Fe и Cr–Fe. [10] После некоторых первоначальных экспериментов с Ti-Fe RFB НАСА и некоторые другие группы в Японии и других странах выбрали химию Cr-Fe для дальнейшего развития. Чтобы уменьшить влияние изменяющейся во времени концентрации во время циклирования RFB, использовали смешанные растворы (т.е. содержащие как соединения хрома, так и железа в неголите и в посолите). К недостаткам химии Cr–Fe относятся: гидратная изомерия (т.е. равновесие между электрохимически активными хлоркомплексами Cr3+ и неактивным гексааквакомплексом, которое можно облегчить добавлением хелатирующих аминолигандов) и выделение водорода на негоде (что смягчается добавлением солей Pb для увеличения перенапряжения H2 и солей Au для катализа реакции на хромовом электроде). [11]

В конце 1980-х годов Сум, Рычик и Скиллас-Казакос [12] из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии продемонстрировали преимущества полностью ванадиевой RFB-химии, такие как существование четырех состояний окисления в пределах окна электрохимического напряжения. границы раздела графит-водная кислота и, таким образом, устранение разбавления при смешивании, вредного для RFB Cr-Fe. UNSW подал несколько патентов, связанных с VRFB, которые позже были переданы по лицензии японским, тайским и канадским корпорациям, которые с переменным успехом пытались коммерциализировать эту технологию. [13]

В 2022 году в Даляне , Китай , началась эксплуатация ванадиевой проточной батареи мощностью 400 МВт и 100 МВт , которая на тот момент была самой крупной в своем роде. [14]

Дизайн

Проточная батарея — это перезаряжаемый топливный элемент , в котором электролит , содержащий один или несколько растворенных электроактивных элементов, протекает через электрохимический элемент , который обратимо преобразует химическую энергию непосредственно в электричество . Электроактивные элементы — это «элементы в растворе, которые могут участвовать в электродной реакции или могут адсорбироваться на электроде». [15] Дополнительный электролит хранится снаружи, обычно в резервуарах, и обычно прокачивается через ячейку (или ячейки) реактора, хотя известны также системы гравитационной подачи. [16] Проточные аккумуляторы можно быстро «перезарядить» путем замены жидкого электролита (аналогично заправке топливных баков двигателей внутреннего сгорания ) с одновременным восстановлением отработанного материала для подзарядки. Во многих проточных батареях используются электроды из углеродного войлока из-за его низкой стоимости и достаточной электропроводности, хотя эти электроды несколько ограничивают удельную мощность из-за своей низкой активности по отношению ко многим окислительно-восстановительным парам. [17] [18]

Другими словами, проточная батарея — это электрохимический элемент , обладающий тем свойством, что ионный раствор ( электролит ) хранится [19] вне элемента (а не в ячейке вокруг электродов) и может подаваться в ячейку для того, чтобы для выработки электроэнергии. Общее количество электроэнергии, которое может быть выработано, зависит от объема электролита в баках.

Проточные батареи регулируются принципами проектирования, установленными электрохимической инженерией . [20]

Проточные окислительно-восстановительные батареи и, в меньшей степени, гибридные проточные батареи имеют следующие преимущества:

Некоторые типы также обеспечивают простое определение состояния заряда (по зависимости напряжения от заряда), низкие эксплуатационные расходы и устойчивость к перезарядке/переразрядке.

Они безопасны, поскольку обычно не содержат легковоспламеняющихся электролитов, а электролиты можно хранить отдельно от силовой установки.

Проточные батареи имеют три основных недостатка по сравнению с батареями с твердыми электроактивными материалами [21]

Проточные батареи обычно имеют более высокую энергоэффективность, чем топливные элементы , но ниже, чем литий-ионные батареи . [22]

Традиционные проточные батареи

Редокс (восстановительно-окислительная) клетка – это обратимая клетка, в которой редокс-активные вещества находятся в жидких (жидких или газовых) средах . Проточные окислительно-восстановительные батареи представляют собой перезаряжаемые ( вторичные ) элементы. [23] Поскольку в них используется гетерогенный перенос электронов , а не твердотельная диффузия или интеркаляция, они больше похожи на топливные элементы , чем на обычные батареи (такие как свинцово-кислотные или литий-ионные ). Основная причина, по которой топливные элементы не считаются батареями, заключается в том, что первоначально (в 1800-х годах) топливные элементы возникли как средство для производства электроэнергии непосредственно из топлива (и воздуха) посредством электрохимического процесса без сгорания. Позже, особенно в 1960-х и 1990-х годах, появились перезаряжаемые топливные элементы (т.е. H
2/ О
2, такие как унифицированные регенеративные топливные элементы в прототипе НАСА «Гелиос »).

Примерами проточных окислительно-восстановительных батарей являются ванадиевые проточные окислительно-восстановительные батареи , полисульфидно-бромидные батареи (Regenesys), железные окислительно-восстановительные проточные батареи (IRFB) и урановые окислительно-восстановительные проточные батареи. [24] Редокс-топливные элементы менее распространены на рынке, хотя было предложено множество систем. [25] [26] [27] [28]

Ванадиевые окислительно-восстановительные проточные батареи в настоящее время являются наиболее продаваемыми проточными батареями из-за преимуществ, которые они обеспечивают по сравнению с другими химическими элементами, несмотря на ограниченную энергию и плотность мощности. Поскольку в обоих электродах используется ванадий, они не подвергаются перекрестному загрязнению. Однако ограниченная растворимость солей ванадия на практике нивелирует это преимущество. Что еще более важно для коммерческого успеха VRFB, на самом деле почти идеальное совпадение окна напряжения на границе раздела углерод/водная кислота с диапазоном рабочих напряжений окислительно-восстановительных пар ванадия. Это обеспечивает долговечность недорогих угольных электродов и низкое влияние побочных реакций, таких как выделение H2 и O2, что приводит к рекордно длительному календарному (многолетнему) и циклическому (15 000–20 000 циклов) сроку службы, что, в свою очередь, приводит к при рекордно низкой приведенной стоимости энергии (LCOE, т. е. стоимость системы, деленная на полезную энергию, срок службы и эффективность туда и обратно). Длительный срок службы проточных батарей позволяет компенсировать их относительно высокие капитальные затраты (за счет ванадия, углеродного войлока, биполярных пластин, мембран). Нормализованная стоимость энергии для VRFB составляет порядка нескольких десятков долларов или евро центов за кВтч, что намного ниже, чем для твердотельных батарей, и не так далеко от целевых показателей в 0,05 доллара и 0,05 евро, заявленных США и ЕС. Правительственные агенства. [29] Основные проблемы для широкого внедрения включают в себя: низкую распространенность и высокую стоимость V 2 O 5 (> 30 долларов США / кг), сырья для VRFB; паразитарные реакции, включая выделение водорода и кислорода; и осаждение V 2 O 5 во время езды на велосипеде. Это основная движущая сила разработки альтернативных технологий проточных батарей.

Традиционные проточные батареи имеют как низкую удельную энергию (что делает их слишком тяжелыми для полностью электрических транспортных средств), так и низкую удельную мощность (что делает их слишком дорогими для стационарного хранения энергии ). Однако высокая мощность 1,4 Вт/см 2 была продемонстрирована для проточных водородно-бромных батарей, а высокая удельная энергия (530 Втч/кг на уровне резервуара) — для водородно-броматных проточных батарей [30] [31] [32 ] ]

В 2022 году компания Influit Energy, финансируемая DARPA SBIR , анонсировала негорючее наноэлектротопливо с модифицированной поверхностью, изготовленное из оксида металла, суспендированного в водном растворе. Материал не оседает из раствора даже при высокой концентрации, а характеристики и плотность энергии выше, чем у батарей Lion. Рабочая температура составляет от -40 до 80 °C. Им не требуется литий, тяжелые металлы или редкоземельные элементы . [33] [34]

Гибридные проточные батареи

Гибридная проточная батарея использует один или несколько электроактивных компонентов, нанесенных в виде твердого слоя. [35] Основным недостатком является потеря развязанной энергии и мощности, как это наблюдается в полнопоточных батареях из-за использования твердотельного электрода. Ячейка содержит один электрод батареи и один электрод топливного элемента. Энергия этого типа ограничена площадью поверхности электрода. К гибридным проточным батареям относятся цинк-бромные , цинк-цериевые , [36] растворимые свинцово-кислотные , [37] и железо-солевые проточные батареи. Венг и др. [38] сообщили о ванадий- металлогидридной гибридной проточной аккумуляторной батарее с экспериментальным напряжением OCV 1,93 В и рабочим напряжением 1,70 В, что является относительно высокими значениями среди проточных аккумуляторных батарей с водными электролитами. Эта гибридная батарея состоит из положительного электрода из графитового фетра, работающего в смешанном растворе VOSO .
4и Х
2ТАК
4и отрицательный электрод из гидрида металла в водном растворе КОН . Два электролита с разным pH разделены биполярной мембраной. Система продемонстрировала хорошую обратимость и высокий КПД по кулоновскому (95%), энергии (84%) и напряжению (88%). Они сообщили о дальнейших улучшениях этой окислительно-восстановительной пары за счет увеличения плотности тока, включения более крупных электродов площадью 100 см 2 и работы 10 больших ячеек последовательно. Предварительные данные с использованием колеблющейся моделируемой потребляемой мощности проверили жизнеспособность хранилища в масштабе кВтч. [39] В 2016 году была предложена гибридная проточная батарея Mn(VI)/Mn(VII)-Zn с высокой плотностью энергии. [40]

Прототип проточной цинк - полиодидной батареи продемонстрировал плотность энергии 167 Втч/л ( ватт-час на литр ). Более старые цинк-бромидные клетки достигают 70 Втч/л. Для сравнения, литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют емкость 233 Втч/л. Утверждается, что цинк-полиодидная батарея более безопасна, чем другие проточные батареи, учитывая отсутствие в ней кислотных электролитов, негорючесть и рабочий диапазон от -4 до 122 °F (от -20 до 50 °C), что не требует обширной схемы охлаждения, которая могла бы добавить вес и занять место. Одной из нерешенных проблем является накопление цинка на отрицательном электроде, которое может проникнуть через мембрану, снижая эффективность. Из-за образования дендритов Zn галогенидные батареи Zn не могут работать при высокой плотности тока (> 20 мА/см 2 ) и, следовательно, имеют ограниченную удельную мощность. Помочь решить проблему может добавление спирта в электролит ZnI-аккумулятора. [41] Недостатками Zn/I RFB являются высокая стоимость йодистых солей (> 20 долл. США/кг); ограниченная площадь осаждения Zn, также теряющая развязанную энергию и мощность; и образование дендритов Zn.

Когда аккумулятор полностью разряжен, в обоих баках содержится один и тот же раствор электролита: смесь положительно заряженных ионов цинка ( Zn2+
) и отрицательно заряженный иодид-ион ( I−
). При зарядке один резервуар удерживает другой отрицательный ион, полийодид ( I−
3). Аккумулятор вырабатывает электроэнергию, перекачивая жидкость из внешних резервуаров в область батареи, где жидкости смешиваются. Внутри стопки ионы цинка проходят через селективную мембрану и превращаются в металлический цинк на отрицательной стороне стопки. [42] Для дальнейшего увеличения плотности энергии проточной цинк-иодидной батареи ионы бромида ( Br
–) используются в качестве комплексообразователя для стабилизации свободного йода, образуя йод-бромид-ионы ( I
2Бр−
) как средство высвобождения иодид-ионов для хранения заряда. [43]

Протонно-проточные батареи (PFB) объединяют металлогидридный аккумуляторный электрод в топливный элемент с обратимой протонообменной мембраной (PEM) . Во время зарядки PFB объединяет ионы водорода, образующиеся в результате расщепления воды, с электронами и частицами металла на одном электроде топливного элемента. Энергия хранится в виде твердотельного гидрида металла. Разряд производит электричество и воду, когда процесс обратный и протоны соединяются с окружающим кислородом. Могут использоваться металлы, менее дорогие, чем литий, и они обеспечивают большую плотность энергии, чем литиевые элементы. [44] [45]

Органические типы

По сравнению с неорганическими проточными окислительно-восстановительными батареями, такими как ванадиевые проточные батареи и батареи Zn-Br2, которые разрабатывались десятилетиями, в 2009 году появились органические проточные окислительно-восстановительные батареи. Основная привлекательность органических проточных окислительно-восстановительных батарей заключается в настраиваемых окислительно-восстановительных свойствах. активных компонентов. По состоянию на 2021 год органические RFB имеют низкую долговечность (т. е. календарный или циклический срок службы, или и то, и другое). По этой причине в коммерческом масштабе были продемонстрированы только неорганические RFB. [46]

Органические проточные окислительно-восстановительные батареи можно разделить на водные (AORFB) и неводные (NAORFB). [47] [48] AORFB используют воду в качестве растворителя для электролитных материалов, тогда как NAORFB используют органические растворители. AORFB и NAORFB можно разделить на полные и гибридные органические системы. В первых используются только органические электродные материалы, а во вторых в качестве анода или катода используются неорганические материалы. При крупномасштабном хранении энергии более низкая стоимость растворителя и более высокая проводимость дают AORFB больший коммерческий потенциал, а также предлагают преимущества в безопасности по сравнению с электролитами на водной основе. Вместо этого NAORFB обеспечивают гораздо больший диапазон напряжения и занимают меньше физического пространства.

pH-нейтральные AORFB

pH-нейтральные AORFB работают в условиях pH7, обычно с использованием NaCl в качестве поддерживающего электролита. В нейтральных условиях pH органические и металлоорганические молекулы более стабильны, чем в агрессивных кислотных и щелочных условиях. Например, K4[Fe(CN)], обычный католит, используемый в AORFB, нестабилен в щелочных растворах, но находится в нейтральных условиях pH. [49]

AORFB использовали метилвиологен в качестве анолита и 4-гидрокси-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксил в качестве католита в условиях нейтрального pH, а также NaCL и недорогую анионообменную мембрану. Эта система MV/TEMPO имеет самое высокое напряжение элемента, 1,25  В, и, возможно, самые низкие капитальные затраты (180 долларов США/кВтч), зарегистрированные для AORFB. Водные жидкие электролиты были разработаны в качестве замены существующих систем без замены существующей инфраструктуры. Испытательная батарея мощностью 600 милливатт была стабильна в течение 100 циклов с почти 100-процентной эффективностью при плотностях тока в диапазоне от 20 до 100 мА/см 2 , с оптимальными характеристиками при токе 40–50  мА, при котором около 70% исходного напряжения батареи было сохранено. [50] [51] Нейтральные AORFB могут быть более безопасными для окружающей среды, чем кислотные или щелочные AORFB, демонстрируя при этом электрохимические характеристики, сравнимые с коррозионными RFB. MV/TEMPO AORFB имеет плотность энергии 8,4  Втч/л с ограничением на стороне TEMPO. Проточные батареи на основе виологена были в основном разработаны группой Лю в Университете штата Юта . В 2019 году группа сообщила о сверхлегком сульфонат -виологен/ ферроцианидном AORFB, стабильном в течение 1000 циклов при плотности энергии 10 Втч/л, что на данный момент является наиболее стабильным и энергоемким AORFB. [52]

Кислые AORFB

Хиноны и их производные составляют основу многих органических окислительно-восстановительных систем. [53] [54] [55] В одном исследовании в качестве катодов использовались 1,2-дигидробензохинон-3,5-дисульфоновая кислота (BQDS) и 1,4-дигидробензохинон-2-сульфоновая кислота (BQS), а обычный Pb / PbSO 4 был анолитом в гибридной кислоте AORFB. Хиноны принимают две единицы электрического заряда по сравнению с одной в обычном католите, а это означает, что такая батарея может хранить вдвое больше энергии в заданном объеме.

Была оценена еще одна хинон 9,10-антрахинон-2,7-дисульфоновая кислота (AQDS). [56] AQDS подвергается быстрому обратимому двухэлектронному/двухпротонному восстановлению на стеклоуглеродном электроде в серной кислоте . Проточная батарея на водной основе с недорогими углеродными электродами, сочетающая пару хинон/гидрохинон с Br.
2/ Бр−
 окислительно-восстановительная пара дает пиковую плотность гальванической мощности , превышающую 6000 Вт/м 2 при токе 13 000 А/м 2 . Циклическое использование показало > 99% сохранения емкости хранилища за цикл. Объемная плотность энергии составила более 20 Втч/л. [57] Антрахинон-2-сульфоновая кислота и антрахинон-2,6-дисульфоновая кислота на отрицательной стороне и 1,2-дигидробензохинон-3,5-дисульфоновая кислота на положительной стороне позволяют избежать использования опасного Br 2 . Заявлено, что батарея выдерживает 1000 циклов без деградации. [58] Хотя эта система выглядит надежной, она имеет низкое напряжение элемента (около 0,55  В) и низкую плотность энергии (< 4  Втч/л).

Бромистоводородная кислота , используемая в качестве электролита, заменена менее токсичным щелочным раствором (1  М КОН ) и ферроцианидом . [59] Более высокий уровень pH менее агрессивен, что позволяет использовать недорогие полимерные резервуары. Возросшее электрическое сопротивление в мембране компенсировалось повышением напряжения. Напряжение ячейки составляло 1,2  В. [60] [61] КПД ячейки превышал 99%, а эффективность туда и обратно - 84%. Ожидаемый срок службы батареи составлял не менее 1000 циклов. Его теоретическая плотность энергии составляла 19  Втч/л. [62] Химическая стабильность ферроцианида в растворе КОН с высоким pH без образования Fe(OH) 2 или Fe(OH) 3 должна быть проверена перед масштабированием.

Была исследована интеграция анолита и католита в одну и ту же молекулу. Такие бифункциональные аналиты [63] или комбимолекулы [64] позволяют использовать один и тот же материал в обоих резервуарах. В одном резервуаре он является донором электронов, а в другом — реципиентом электронов. Это имеет важные преимущества, такие как уменьшение эффекта кроссовера. [65] Таким образом, молекулы хинона-диаминоантрахинона [65] и индиго [63] , а также соединяющие молекулы TEMPO/ феназина [64] являются потенциальными электролитами для создания симметричных окислительно-восстановительных батарей (SRFB).

Другой подход принял радикала Блаттера в качестве донора/получателя. В ходе испытаний он выдержал 275 циклов зарядки и разрядки, хотя не был водорастворимым. [66]

Щелочной

Молекулы хинона использовались в качестве анолитов в щелочных AROFB. Еще одним кандидатом на роль анолита является флуоренон , модифицированный для повышения его растворимости в воде. Демонстрационная ячейка обратимого (де)гидрирования кетонов работала непрерывно в течение 120 дней в течение 1111 циклов зарядки при комнатной температуре без катализатора, сохраняя 97% емкости. Этот элемент обеспечивает более чем двойную плотность энергии по сравнению с системами на основе ванадия. [67] [68] Основной проблемой для щелочных AORFB является отсутствие стабильного католита, удерживающего их плотность энергии ниже 5 Втч/л. Во всех известных щелочных AORFB используется избыток католита ферроцианида калия из-за проблем со стабильностью ферроцианида в щелочных растворах.

В металлоорганических проточных батареях используются органические лиганды для улучшения свойств окислительно-восстановительных металлов. Лиганды могут представлять собой хелаты, такие как ЭДТА , и могут обеспечивать нахождение электролита в нейтральных или щелочных условиях, при которых в противном случае аквакомплексы металлов будут осаждаться. Блокируя координацию воды с металлом, органические лиганды могут ингибировать катализируемые металлами реакции расщепления воды , что приводит к образованию полностью водных систем с более высоким напряжением. Например, использование хрома , связанного с 1,3-пропандиаминтетраацетатом (ПДТА), дало потенциалы клеток 1,62 В по сравнению с ферроцианидом и рекордные 2,13 В по сравнению с бромом . [69] Металлоорганические проточные батареи могут быть известны как проточные батареи с координационной химией, которые представляют собой технологию, лежащую в основе технологии Gridstar Flow компании Lockheed Martin . [70]

Олигомер

Олигомерные окислительно-восстановительные RFB были предложены для уменьшения пересечения электроактивных частиц при использовании недорогих мембран. Такие окислительно-восстановительные олигомеры известны как редоксимеры. В одной системе используются органические полимеры и солевой раствор с целлюлозной мембраной. Прототип прошел 10 000 циклов зарядки, сохранив при этом значительную емкость. Плотность энергии составляла 10 Втч/л. [71] Плотность тока достигала 100 миллиампер/см 2 . [72]

Другой олигомер RFB использует редоксимеры виологена и TEMPO в сочетании с недорогими диализными мембранами. Функционализированные макромолекулы (похожие на акриловое стекло или пенопласт ), растворенные в воде, являются активным материалом электрода. Нанопористая мембрана, селективная по размеру, работает как сетчатый фильтр и производится гораздо проще и с меньшими затратами, чем обычные ионоселективные мембраны. Он сохраняет большие молекулы полимера, похожие на «спагетти», пропуская при этом небольшие противоионы. [73] Эта концепция может решить проблему высокой стоимости традиционных мембран Nafion , но разработка и синтез окислительно-восстановительного активного полимера с высокой растворимостью в воде не является тривиальной задачей. До сих пор RFB с окислительно-восстановительными типами олигомеров не продемонстрировали конкурентоспособную силу в конкретной области. Неясно, является ли низкая плотность рабочего тока характерной особенностью крупных окислительно-восстановительных молекул или нет.

Другие типы

Другие батареи проточного типа включают цинк-цериевую батарею , цинк-бромную батарею и водородно-бромную батарею .

Безмембранный

Безмембранная батарея [74] основана на ламинарном потоке , при котором две жидкости прокачиваются через канал, где они подвергаются электрохимическим реакциям для накопления или высвобождения энергии. Растворы проходят параллельно, с небольшим перемешиванием. Поток естественным образом разделяет жидкости, устраняя необходимость в мембране. [75]

Мембраны часто являются наиболее дорогостоящими и наименее надежными компонентами батарей, поскольку они могут подвергаться коррозии в результате многократного воздействия определенных реагентов. Отсутствие мембраны позволяет использовать жидкий раствор брома и водород: такое сочетание проблематично при использовании мембран, поскольку они образуют бромистоводородную кислоту , которая может разрушить мембрану. Оба материала доступны по низкой цене. [76] В конструкции используется небольшой канал между двумя электродами. Жидкий бром течет по каналу над графитовым катодом, а бромистоводородная кислота течет под пористым анодом. В то же время газообразный водород протекает через анод. Химическую реакцию можно обратить вспять, чтобы перезарядить батарею – впервые среди безмембранных конструкций. [76] Одна такая безмембранная проточная батарея, опубликованная в августе 2013 года, имела максимальную плотность мощности 0,795 мВт/см 2 , что в три раза больше мощности , чем другие безмембранные системы, и на порядок выше, чем литий-ионные батареи. [76]

В 2018 году была продемонстрирована макромасштабная безмембранная проточная окислительно-восстановительная батарея, способная перезаряжать и рециркулировать одни и те же потоки электролита в течение нескольких циклов. Аккумулятор основан на несмешивающихся органических католитах и ​​водных жидкостях анолита, что обеспечивает высокое сохранение емкости и кулоновский КПД во время циклирования. [77]

Нано-сеть

Полутвердотельный аккумулятор [78]

Система литий-сера, организованная в сеть наночастиц, устраняет необходимость перемещения заряда внутрь и наружу частиц, находящихся в непосредственном контакте с проводящей пластиной. Вместо этого сеть наночастиц позволяет электричеству течь по жидкости. Это позволяет извлечь больше энергии. [79]

В полутвердоточных батареях положительные и отрицательные электроды состоят из частиц, взвешенных в жидкости-носителе. Положительная и отрицательная суспензии хранятся в отдельных резервуарах и перекачиваются по отдельным трубам в стопку соседних реакционных камер, где они разделены барьером, таким как тонкая пористая мембрана. Этот подход сочетает в себе базовую структуру водно-проточных батарей, в которых используется электродный материал, взвешенный в жидком электролите, с химией литий-ионных батарей как в безуглеродных суспензиях, так и в суспензиях с проводящей углеродной сеткой. [1] [80] [81] Безуглеродные полутвердые окислительно-восстановительные проточные батареи также иногда называют твердодисперсными окислительно-восстановительными проточными батареями . [82] Растворение материала существенно меняет его химическое поведение. Однако подвешивание кусочков твердого материала сохраняет характеристики твердого тела. В результате получается вязкая суспензия, текущая, как патока . [83]

Проточные батареи с твердыми частицами, нацеленными на окислительно-восстановительный потенциал (ROTS), также известные как твердотельные усилители энергии (SEB), являются еще одной недавней разработкой. [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] В этих батареях либо посолит, либо неголит, либо оба (так называемые окислительно-восстановительные жидкости) вступают в контакт с одним или несколькими твердыми электроактивными материалами, хранящимися в танки вне силового стека. Окислительно-восстановительные жидкости содержат одну или несколько окислительно-восстановительных пар, причем окислительно-восстановительные потенциалы располагаются по бокам от окислительно-восстановительного потенциала твердого электроактивного материала. Такие RFB с твердотельными ускорителями энергии (SEB) сочетают в себе высокое удельное энергетическое преимущество обычных батарей (таких как литий-ионные ) с несвязанным энерго-энергетическим преимуществом проточных батарей. SEB(ROTS) RFB имеют ряд преимуществ по сравнению с полутвердыми RFB, например, отсутствие необходимости перекачивания вязких суспензий, отсутствие осадков/засорения, более высокая удельная мощность, более длительный срок службы, более широкое пространство для химического проектирования. Однако из-за двойных потерь энергии (одна в батарее, а другая в резервуаре между SEB(ROTS) и посредником) такие батареи имеют низкую энергоэффективность. На системном уровне практическая удельная энергия традиционных литий-ионных батарей больше, чем у версий литий-ионных батарей с потоком SEB (ROTS) . [91]

Сравнение

Приложения

Технические преимущества делают проточные окислительно-восстановительные батареи подходящим вариантом для крупномасштабного хранения энергии. Проточные батареи обычно рассматривают для относительно больших (1 кВтч – 10 МВтч) стационарных приложений с многочасовыми циклами зарядки-разрядки. [94] Проточные батареи нерентабельны из-за более короткого времени зарядки/разрядки. Некоторые примеры рыночных ниш проточных батарей:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Аб Ци, Чжаосян; Кениг, Гэри М. (12 мая 2017 г.). «Обзорная статья: Проточные аккумуляторные системы с твердыми электроактивными материалами». Журнал вакуумной науки и технологий B, Нанотехнологии и микроэлектроника: материалы, обработка, измерения и явления . 35 (4): 040801. Бибкод : 2017JVSTB..35d0801Q. дои : 10.1116/1.4983210 . ISSN  2166-2746.
  2. ^ аб Бадвал, Сухвиндер PS; Гидди, Сарбжит С.; Маннингс, Кристофер; Бхатт, Ананд И.; Холленкамп, Энтони Ф. (24 сентября 2014 г.). «Новые технологии электрохимического преобразования и хранения энергии». Границы в химии . 2 : 79. Бибкод :2014FrCh....2...79B. дои : 10.3389/fchem.2014.00079 . ПМЦ 4174133 . ПМИД  25309898. 
  3. ^ Алотто, П.; Гварниери, М.; Моро, Ф. (2014). «Редокс-проточные батареи для хранения возобновляемой энергии: обзор». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 29 : 325–335. дои : 10.1016/j.rser.2013.08.001. hdl : 11577/2682306 .
  4. ^ ab Юрий В. Толмачев «Обзор — проточные батареи с 1879 по 2022 год и далее». 2023 Дж. Электрохим. Соц. 170 030505. https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/acb8de/meta.
  5. ^ Ху, Б.; Луо, Дж.; ДеБрулер К.; Ху, М; Ву, В.; Лю, ТЛ (2019). Редокс-активные неорганические материалы для окислительно-восстановительных проточных батарей в Энциклопедии неорганической и бионеорганической химии: Неорганические аккумуляторные материалы . стр. 1–25.
  6. ^ Луо, Дж.; Центр.; Ху, М.; Лю, TL (13 сентября 2019 г.). «Состояние и перспективы органических окислительно-восстановительных батарей в области хранения возобновляемой энергии». ACS Energy Lett . 2019, 4 (9): 2220–2240. doi : 10.1021/acsenergylett.9b01332. S2CID  202210484.
  7. ^ Юрий В. Толмачев; Светлана Владимировна Стародубцева (2022 г.). «Проточные аккумуляторы с твердотельными ускорителями энергии». Электрохимическая наука и техника . 12 (4): 731–766. дои : 10.5599/jese.1363 .
  8. ^ "Джон Дойл".
  9. ^ CJ Амато, в «Международном конгрессе и выставке автомобильной техники 1973 года», стр. 11, 1973-02-01
  10. ^ В. Кангро, доктор, 1949 г.; В. Кангро доктор, 1954 г.;В. Кангро и Х. Пипер, Electrochim Acta, 7 (4), 435–448 (1962).
  11. ^ CY Сан и Х. Чжан, ChemSusChem, 15 (1), 15 (2022)
  12. ^ Э.Р. Сумма, М.; Скиллас-Казакос, М., Дж. Источники питания, 16 (2), 85-95 (1985); ЭС-К. Сумма, М., Дж. Источники питания, 15 (2-3), 179-190 (1985); М. Рычик и М. Скиллас-Казакос, J Power Sources, 19 (1), 45-54 (1987); М. Рычик и М. Скиллас-Казакос, J Power Sources, 22 (1), 59–67 (1988)
  13. ^ Г. Кир, А.А. Шах и ФК Уолш, Int. J. Energy Res., 36 (11), 1105-1120 (2012)
  14. ^ «Крупнейшая в мире проточная батарея, подключенная к сети в Китае» . Новый Атлас . 3 октября 2022 г. Проверено 12 октября 2022 г.
  15. ^ Science-Dictionary.org. «Электроактивное вещество. Архивировано 27 августа 2013 г. в Wayback Machine » 14 мая 2013 г.
  16. ^ Патент Японии S5671271A, Fujii, Toshinobu; Хиросе, Такаши и Кондо, Наоки, «Металлогалогенная вторичная батарея», опубликовано 13 июня 1981 г., передано Meidensha Electric Mfg. Co. Ltd. 
  17. ^ Аарон, Дуглас (2013). «Исследования кинетики in situ в полностью ванадиевых проточных окислительно-восстановительных батареях». Письма ECS по электрохимии . 2 (3): А29–А31. дои : 10.1149/2.001303угорь.
  18. ^ МакКрири, Ричард Л. (июль 2008 г.). «Передовые материалы углеродных электродов для молекулярной электрохимии». Химические обзоры . 108 (7): 2646–2687. дои : 10.1021/cr068076m. ISSN  0009-2665. ПМИД  18557655.
  19. ^ «Исследователи резко снижают стоимость проточных окислительно-восстановительных батарей [25 долларов за кВтч]» . Статьи TechReport . 29 января 2021 г.
  20. ^ Аренас, LF; Понсе де Леон, К.; Уолш, ФК (июнь 2017 г.). «Инженерные аспекты проектирования, изготовления и эксплуатации модульных проточных окислительно-восстановительных батарей для хранения энергии» (PDF) . Журнал хранения энергии . 11 : 119–153. дои : 10.1016/j.est.2017.02.007.
  21. ^ Толмачев, Юрий. «Проточные батареи с 1879 по 2022 год и далее». Журнал электрохимической науки и техники (2022 г.) (препринт).
  22. ^ Сюй, К.; Джи, Ю.Н.; Цинь, Линия; Люнг, ПК; Цяо, Ф.; Ли, Ю.С.; Су, Х.Н. (2018). "«Оценка проточных окислительно-восстановительных батарей выходит за рамки эффективности обратного хода: технический обзор»". Журнал хранения энергии . 16 : 108–116. doi : 10.1016/j.est.2018.01.005.
  23. ^ Линден, Д.; Редди, ТБ (2002). Справочник по батареям (ред.). МакГроу-Хилл.
  24. ^ Сиокава, Ю.; Ямана, Х.; Морияма, Х. (2000). «Применение актинидных элементов для проточной окислительно-восстановительной батареи». Журнал ядерной науки и технологий . 37 (3): 253–256. Бибкод : 2000JNST...37..253S. дои : 10.1080/18811248.2000.9714891. S2CID  97891309.
  25. ^ Патент США 567959, Борчерс, Уильям, «Процесс преобразования химической энергии топлива в электрическую энергию», опубликовано 22 сентября 1896 г. 
  26. ^ Патент DE 264026, Нернст, Вальтер , «Brennstoffelement mit unangreifbaren Elektroden [Топливный элемент с неприступными электродами]», опубликовано 15 июня 1912 г. 
  27. ^ Патент США 3682704, Кифер, Ричард Маккей, «Окислительно-восстановительный топливный элемент, регенерированный сахаром», опубликован 8 августа 1972 г., передан компании Electrocell Ltd. 
  28. ^ Куммер, Дж.Т.; Оэй, Д.-Г. (1985). «Химически регенеративный окислительно-восстановительный топливный элемент. II». Журнал прикладной электрохимии . 15 (4): 619–629. дои : 10.1007/BF01059304. S2CID  96195780.
  29. ^ Спаньуоло, Г.; Петроне, Г.; Маттавелли, П.; Гварниери, М. (2016). «Ванадий-окислительно-восстановительные проточные батареи: потенциал и проблемы новой технологии хранения». Журнал промышленной электроники IEEE . 10 (4): 20–31. дои : 10.1109/МИЭ.2016.2611760. HDL : 11577/3217695 . S2CID  28206437.
  30. ^ Чо, Кю Тэк; Такер, Майкл С.; Дин, Маркус; Риджуэй, Пол; Батталья, Винсент С.; Шринивасан, Венкат; Вебер, Адам З. (2015). «Анализ циклических характеристик водородно-бромных проточных батарей для хранения энергии в масштабе сети». ХимПлюсХим . 80 (2): 402–411. дои : 10.1002/cplu.201402043. S2CID  97168677.
  31. ^ Ю; Толмачев, В. (2013). «Водородно-галогенные электрохимические элементы: обзор применения и технологий». Российский журнал электрохимии . 50 (4): 301–316. дои : 10.1134/S1023193513120069. S2CID  97464125.
  32. ^ Толмачев, Юрий В. (2015). «Энергетический цикл, основанный на проточной водной батарее с высокой удельной энергией, и его потенциальное использование для полностью электрических транспортных средств и для прямого преобразования солнечной энергии в химическую». Журнал электрохимии твердого тела . 19 (9): 2711–2722. doi : 10.1007/s10008-015-2805-z. S2CID  97853351.
  33. ^ Наноэлектротопливная проточная батарея Darpa , получено 9 августа 2022 г.
  34. ↑ Блейн, Лоз (9 августа 2022 г.). «Influit переходит к коммерциализации своих жидкостных батарей сверхвысокой плотности». Новый Атлас . Проверено 9 августа 2022 г.
  35. ^ Бартолоцци, М. (1989). «Разработка проточных окислительно-восстановительных батарей. Историческая библиография». Журнал источников энергии . 27 (3): 219–234. Бибкод : 1989JPS....27..219B. дои : 10.1016/0378-7753(89)80037-0.
  36. ^ Люнг, ПК; Понсе-Де-Леон, К.; Лоу, CTJ; Шах, А.А.; Уолш, ФК (2011). «Характеристика проточной цинк-цериевой батареи». Журнал источников энергии . 196 (11): 5174–5185. Бибкод : 2011JPS...196.5174L. дои : 10.1016/j.jpowsour.2011.01.095.
  37. ^ Кришна, М.; Фрейзер, Э.Дж.; Уиллс, RGA; Уолш, ФК (1 февраля 2018 г.). «Разработки в области растворимых свинцовых проточных батарей и оставшиеся проблемы: иллюстрированный обзор». Журнал хранения энергии . 15 :69–90. дои : 10.1016/j.est.2017.10.020 . ISSN  2352-152Х.
  38. ^ Дж. Электрохим. Соц. 2013 том 160, выпуск 9, А1384-А1389
  39. ^ Дж. Электрохим. Соц. 2016 том 163, выпуск 1, А5180-А5187
  40. ^ аб Колли, Алехандро Н.; Пельо, Пекка; Жиро, Юбер Х. (2016). «Окислительно-восстановительная пара MnO4-/MnO42- с высокой плотностью энергии для проточных щелочных окислительно-восстановительных батарей» (PDF) . Химические коммуникации . 52 (97): 14039–14042. дои : 10.1039/C6CC08070G. ПМИД  27853767.
  41. ↑ Боргино, Дарио (27 февраля 2015 г.). «Высокопроизводительная проточная батарея может конкурировать с литий-ионными в электромобилях и энергосистемах». Гизмаг.
  42. ↑ Уайт, Фрэнсис (25 февраля 2015 г.). «Новая проточная батарея сделает большие города освещенными, зелеными и безопасными». НИОКР.
  43. ^ Венг, Го-Мин (2017). «Раскрытие потенциала йодида для проточных цинк/полиодидных и литий/полиодидных окислительно-восстановительных батарей с высокой плотностью энергии». Энергетика и экология . 10 (3): 735–741. дои : 10.1039/C6EE03554J.
  44. ^ «Протонная батарея упрощает водородную энергетику» . Gizmag.com. 13 февраля 2014 года . Проверено 13 февраля 2014 г.
  45. ^ Эндрюс, Дж.; Сейф Мохаммади, С. (2014). «На пути к« протонной батарее »: исследование обратимого топливного элемента PEM со встроенным металлогидридным хранилищем водорода». Международный журнал водородной энергетики . 39 (4): 1740–1751. doi :10.1016/j.ijhydene.2013.11.010.
  46. ^ М.Азиз и др. Срок службы электролита в водных органических окислительно-восстановительных проточных батареях: критический обзор. Химические обзоры 2020, 120, 6467-6489.
  47. ^ Брушетт, Фикиле; Воги, Джон; Янсен, Эндрю (2012). «Полностью органический неводный литий-ионный окислительно-восстановительный проточный аккумулятор». Передовые функциональные материалы . 2 (11): 1390–1396. дои : 10.1002/aenm.201200322. S2CID  97300070.
  48. ^ Бамгбопа, Мусбаудин О.; Шао-Хорн, Ян ; Альмхейри, Саиф (2017). «Потенциал неводных окислительно-восстановительных проточных батарей как решений для хранения энергии, способных быстро заряжаться: демонстрация с помощью химии ацетилацетоната железа и хрома». Журнал химии материалов А. 5 (26): 13457–13468. дои : 10.1039/c7ta02022h. ISSN  2050-7488.
  49. ^ Луо, Дж.; Сэм, А.; Центр.; ДеБрулер К.; Лю, ТЛ (2017). «Выявление pH-зависимой циклической стабильности феррицианида / ферроцианида в проточных окислительно-восстановительных батареях». Нано Энергия . 2017, 42: 215–221. дои :10.1016/j.nanoen.2017.10.057.
  50. ↑ Мосс, Ричард (22 декабря 2015 г.). «Предполагается, что новая проточная батарея будет стоить на 60% дешевле существующего стандарта». www.gizmag.com . Проверено 23 декабря 2015 г.
  51. ^ Лю, Тяньбяо; Вэй, Сяолян; Не, Зимин; Спренкл, Винсент; Ван, Вэй (1 ноября 2015 г.). «Проточная органическая водная окислительно-восстановительная батарея, в которой используется недорогой и устойчивый анолит метилвиологена и католит 4-HO-TEMPO». Передовые энергетические материалы . 6 (3): 1501449. doi :10.1002/aenm.201501449. ISSN  1614-6840. S2CID  97838438.
  52. ^ Луо, Дж.; Центр.; ДеБрулер К.; Чжао, Ю.; Юань Б.; Ху, М.; Ву, В.; Лю, Т.Л. «Беспрецедентная емкость и стабильность католита из ферроцианида аммония в проточных батареях с водным окислительно-восстановительным потенциалом с нейтральным pH». Джоуль . 4 : 149–163.
  53. ^ Гонг, К; Фанг, Кью; Гу, С; Ли, ФСЮ; Ян, Ю (2015). «Неводные окислительно-восстановительные батареи: органические растворители, поддерживающие электролиты и окислительно-восстановительные пары». Энергетика и экология . 8 (12): 3515–3530. дои : 10.1039/C5EE02341F .
  54. ^ Сюй, Ю.; Вэнь, Ю.; Ченг, Дж.; Янга, Ю.; Се, З.; Цао, Г. На Всемирной конференции по ветроэнергетике и энергетике без подключения к сети, 2009 г. WNWEC 2009 IEEE: Нанкин, Китай, 2009 г., стр. 1.
  55. ^ Сюй, Ян; Вэнь, Юэ-Хуа; Ченг, Цзе; Цао, Гао-Пин; Ян, Юй-Шэн (2010). «Исследование железа в водных растворах для применения проточных окислительно-восстановительных батарей». Электрохимика Акта . 55 (3): 715–720. doi :10.1016/j.electacta.2009.09.031. ISSN  0013-4686.
  56. ↑ ВАЛЬД, МЭТЬЮ Л. (8 января 2014 г.). «Из Гарварда: более дешевый аккумулятор». Газета "Нью-Йорк Таймс . Проверено 10 января 2014 г.
  57. ^ «Команда Гарварда демонстрирует новую безметалловую органически-неорганическую проточную батарею на водной основе; потенциальный прорыв в области недорогого сетевого хранения» . 11 января 2014 г.
  58. ↑ Сонди, Дэвид (29 июня 2014 г.). «Новая органическая батарея на водной основе дешева, перезаряжаема и экологична». Гизмаг.
  59. ^ «Аккумуляторная батарея для питания дома от солнечных батарей на крыше» . физ.орг .
  60. ^ Мэтью Гюнтер, ChemistryWorld. «Проточная батарея может сгладить нерегулярное снабжение ветровой и солнечной энергией». Научный американец .
  61. ^ Щелочно-хиноновая проточная батарея Lin et al. Наука 2015 349 (6255), с. 1529
  62. ↑ Боргино, Дарио (30 сентября 2015 г.). «Более экологичные и безопасные проточные батареи могут хранить возобновляемую энергию по дешевке». www.gizmag.com . Проверено 8 декабря 2015 г.
  63. ^ аб Карретеро-Гонсалес, Хавьер; Кастильо-Мартинес, Элизабет; Арманд, Мишель (2016). «Высокорастворимые в воде органические красители с тремя окислительно-восстановительными свойствами как бифункциональные аналиты». Энергетика и экология . 9 (11): 3521–3530. дои : 10.1039/C6EE01883A. ISSN  1754-5692.
  64. ^ аб Винсберг, Январь; Штольце, Кристиан; Мюнх, Саймон; Лидл, Ференц; Хагер, Мартин Д.; Шуберт, Ульрих С. ​​(11 ноября 2016 г.). «Комби-молекула TEMPO/феназин: окислительно-восстановительный материал для симметричных водных окислительно-восстановительных батарей». Энергетические письма ACS . 1 (5): 976–980. doi : 10.1021/acsenergylett.6b00413. ISSN  2380-8195.
  65. ^ ab Potash, Ребекка А.; Маккоун, Джеймс Р.; Конте, Шон; Абрунья, Эктор Д. (2016). «О преимуществах симметричной окислительно-восстановительной батареи». Журнал Электрохимического общества . 163 (3): А338–А344. дои : 10.1149/2.0971602jes . ISSN  0013-4651. ОСТИ  1370440. S2CID  101469730.
  66. ↑ Лаварс, Ник (17 марта 2022 г.). «Батарея с симметричным потоком может обеспечить правильный баланс для хранения в масштабе сети». Новый Атлас . Проверено 18 марта 2022 г.
  67. ↑ Лаварс, Ник (21 мая 2021 г.). «Свечной компаунд обеспечивает высокую плотность технологии аккумуляторных батарей». Новый Атлас . Проверено 26 мая 2021 г.
  68. ^ Фэн, Жочжу; Чжан, Синь; Муругесан, Виджаякумар; Холлас, Аарон; Чен, Ин; Шао, Юянь; Уолтер, Эрик; Веллала, Надиша П.Н.; Ян, Литао; Россо, Кевин М.; Ван, Вэй (21 мая 2021 г.). «Обратимое гидрирование и дегидрирование кетонов для проточных водно-органических окислительно-восстановительных батарей». Наука . 372 (6544): 836–840. Бибкод : 2021Sci...372..836F. doi : 10.1126/science.abd9795. ISSN  0036-8075. PMID  34016776. S2CID  234794555.
  69. ^ abc Робб, Брайан Х.; Фаррелл, Джейсон М.; Маршак, Михаил П. (2019). «Хелатный хромовый электролит для создания проточных водоводных батарей высокого напряжения». Джоуль . 3 (10): 2503–2512. дои : 10.1016/j.joule.2019.07.002 .
  70. ^ «Хранение энергии: поток GridStar» . Локхид Мартин . Проверено 27 июля 2020 г.
  71. ^ «Химики представляют инновационную окислительно-восстановительную батарею на основе органических полимеров и воды» . физ.орг . 21 октября 2015 года . Проверено 6 декабря 2015 г.
  72. ^ Яночка, Тобиас; Мартин, Норберт; Мартин, Удо; Фрибе, Кристиан; Моргенштерн, Сабина; Хиллер, Ханнес; Хагер, Мартин Д.; Шуберт, Ульрих С. ​​(2015). «Водная окислительно-восстановительная батарея на полимерной основе с использованием некоррозионных, безопасных и недорогих материалов». Природа . 527 (7576): 78–81. Бибкод : 2015Natur.527...78J. дои : 10.1038/nature15746. PMID  26503039. S2CID  4393601.
  73. ^ Яночка, Тобиас; Мартин, Норберт; Мартин, Удо; Фрибе, Кристиан; Моргенштерн, Сабина; Хиллер, Ханнес; Хагер, Мартин Д.; Шуберт, Ульрих С. ​​(2015). «Водная окислительно-восстановительная батарея на полимерной основе с использованием некоррозионных, безопасных и недорогих материалов». Природа . 527 (7576): 78–81. Бибкод : 2015Natur.527...78J. дои : 10.1038/nature15746. PMID  26503039. S2CID  4393601.
  74. ^ Бамгбопа, Мусбаудин О.; Альмхейри, Саиф; Сунь, Хун (2017). «Перспективы недавно разработанных конструкций безмембранных элементов для проточных окислительно-восстановительных батарей». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 70 : 506–518. дои : 10.1016/j.rser.2016.11.234. ISSN  1364-0321.
  75. ^ Брафф, Уильям А.; Базант, Мартин З.; Буи, Каллен Р. (2013). «Новая перезаряжаемая проточная батарея обеспечивает более дешевое и крупномасштабное хранение энергии». Природные коммуникации . 4 : 2346. arXiv : 1404.0917 . Бибкод : 2013NatCo...4.2346B. doi : 10.1038/ncomms3346. PMID  23949161. S2CID  14719469 . Проверено 20 августа 2013 г.
  76. ^ abc Брафф, Вашингтон; Базант, МЗ; Буйе, ЧР (2013). «Безмембранная бромоводородная проточная батарея». Природные коммуникации . 4 : 2346. arXiv : 1404.0917 . Бибкод : 2013NatCo...4.2346B. doi : 10.1038/ncomms3346. PMID  23949161. S2CID  14719469.
  77. ^ Бамгбопа, Мусбаудин О.; Шао-Хорн, Ян ; Хашайке, Раед; Альмхейри, Саиф (2018). «Циклируемые безмембранные проточные окислительно-восстановительные батареи на основе несмешивающихся жидких электролитов: демонстрация окислительно-восстановительной химии, состоящей из всего железа». Электрохимика Акта . 267 : 41–50. doi :10.1016/j.electacta.2018.02.063. ISSN  0013-4686.
  78. ^ Ци, Чжаосян; Кениг, Гэри М. (2017). «Обзорная статья: Проточные аккумуляторные системы с твердыми электроактивными материалами». Журнал вакуумной науки и технологий B, Нанотехнологии и микроэлектроника: материалы, обработка, измерения и явления . 35 (4): 040801. Бибкод : 2017JVSTB..35d0801Q. дои : 10.1116/1.4983210 . ISSN  2166-2746.
  79. ↑ Кевин Буллис (24 апреля 2014 г.). «Сети наночастиц обещают более дешевые батареи для хранения возобновляемой энергии». Обзор технологий Массачусетского технологического института . Проверено 24 сентября 2014 г.
  80. ^ Дудута, Михай (май 2011 г.). «Полутвердая литиевая проточная аккумуляторная батарея». Передовые энергетические материалы . 1 (4): 511–516. Бибкод : 2011AdEnM...1..511D. дои : 10.1002/aenm.201100152. S2CID  97634258.
  81. ^ Ци, Чжаосян; Кениг-младший, Гэри М. (15 августа 2016 г.). «Безуглеродная литий-ионная твердодисперсная окислительно-восстановительная пара с низкой вязкостью для проточных окислительно-восстановительных батарей». Журнал источников энергии . 323 : 97–106. Бибкод : 2016JPS...323...97Q. дои : 10.1016/j.jpowsour.2016.05.033 .
  82. ^ Ци, Чжаосян; Лю, Аарон Л.; Кениг-младший, Гэри М. (20 февраля 2017 г.). «Характеристика окислительно-восстановительной пары LiCoO2 с твердой дисперсией без углерода и электрохимическая оценка для всех проточных окислительно-восстановительных батарей с твердой дисперсией». Электрохимика Акта . 228 : 91–99. doi :10.1016/j.electacta.2017.01.061.
  83. ↑ Чендлер, Дэвид Л. (23 августа 2011 г.). «Плывите по течению – Cambridge Crude». Обзор технологий .
  84. ^ Проточные батареи на основе окислительно-восстановительного потенциала для крупномасштабного хранения энергии. Передовые материалы 2018, 30, 13.
  85. ^ Проточные батареи на основе окислительно-восстановительного потенциала. Журнал физики D-Applied Physics 2019, 52, 17.
  86. ^ Нацеливание на окислительно-восстановительный потенциал улучшает проточные батареи. Джоуль 2019, 3, 2066-2067.
  87. ^ Одномолекулярные окислительно-восстановительные реакции для pH-нейтральной водной органической окислительно-восстановительной проточной батареи. Angewandte Chemie-International Edition 2020, 59, 14286-14291.
  88. ^ Окислительно-восстановительное воздействие на энергетические материалы. Текущее мнение по электрохимии 2021, 29, 7.
  89. ^ Redox-нацеливание энергетических материалов на хранение и преобразование энергии. Перспективные материалы 2021, 2104562 (2104519).
  90. ^ «Более 130 миллионов публикаций, сгруппированных по темам на ResearchGate» . Проверено 21 мая 2023 г.
  91. ^ Толмачев Юрий и Светлана В. Стародубцева. «Проточные аккумуляторы с твердотельными ускорителями энергии». Журнал электрохимической науки и техники 12.4 (2022): 731-766.https://hrcak.srce.hr/file/410594
  92. ↑ Буш, Стив (20 июля 2018 г.). «В проточной батарее комнатной температуры используется жидкий натриево-калиевый сплав».
  93. ^ Ли, Чжэн; Сэм Пэн, Мэнсуан; Су, Лян; Цай, Пин-Чун; Бадель, Андрес Ф.; Валле, Джозеф М.; Эйлер, Стефани Л.; Сян, Кай; Брушетт, Фикиле Р.; Чан, Йет-Мин (11 октября 2017 г.). «Воздушно-водяная серная проточная батарея для сверхдешевого хранения электроэнергии длительного действия». Джоуль . 1 (2): 306–327. дои : 10.1016/j.joule.2017.08.007 .
  94. ↑ Сервис, РФ (2 ноября 2018). «Достижения в области проточных батарей обещают дешевое резервное питание». Наука . 362 (6414): 508–509. Бибкод : 2018Sci...362..508S. дои : 10.1126/science.362.6414.508. PMID  30385552. S2CID  53218660.
  95. ^ РЕДТ Энергия. «Хранение возобновляемой энергии». Архивировано из оригинала 1 февраля 2014 года . Проверено 27 января 2014 г.
  96. ^ ПОСТАВЩИКИ УСЛУГ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ. Архивировано 9 февраля 2010 г. в Wayback Machine.
  97. ^ в патенте WO 03043170, Спазианте, Пласидо Мария; Кампанацаньякорн, Крисада и Зокки, Андреа, «Система для хранения и/или преобразования энергии из источников с переменным напряжением и частотой», опубликовано 22 мая 2003 г., передано Squirrel Holdings Ltd. 
  98. ^ «Система заправки электромобилей (EVRS), используемая в сочетании с технологией окислительно-восстановительного потока ванадия» . REDT Хранение энергии . Архивировано из оригинала 10 декабря 2011 года.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  99. ↑ Энтони Ингрэм (11 октября 2016 г.). «Quant e-Limo ​​с двигателем nanoFLOWCELL одобрен для дорожных испытаний в Германии» . Фокс Ньюс .
  100. ^ Амато, CJ (1 февраля 1973 г.). «Цинково-хлоридная батарея — недостающее звено практичного электромобиля». Серия технических документов SAE . Том. 1. doi : 10.4271/730248 – через www.sae.org.
  101. ^ Толмачев, Юрий В.; Пяткивский Андрей; Рыжов Виктор Викторович; Конев Дмитрий В.; Воротынцев, Михаил А. (2015). «Энергетический цикл, основанный на проточной водной батарее с высокой удельной энергией, и его потенциальное использование для полностью электрических транспортных средств и для прямого преобразования солнечной энергии в химическую». Журнал электрохимии твердого тела . 19 (9): 2711–2722. doi : 10.1007/s10008-015-2805-z. S2CID  97853351.
  102. ^ Выступление Джона Дэвиса из Deeya Energy об использовании их проточных батарей в телекоммуникационной отрасли на YouTube.
  103. ^ «Тестирование рабочих характеристик проточных цинк-бромных батарей для удаленных объектов связи» (PDF) . Проверено 21 мая 2023 г.

Внешние ссылки