液流电池会成为储能领域的主流选择吗?

作者: | 发布日期: 2020 年 04 月 20 日 13:44 | 分类: 产业资讯

一排排装满了化学原料的巨大水箱,储存着来自大型太阳能和风力发电场的能源,为整个城市提供电力:未来这种景象将会非常常见。

电池将为储能提供动力,但它们不一定都是锂离子电池。流电池在未来的可再生能源世界中占有一席之地。

什么是液流电池?它们是由两个相连的容器组成的系统,都含有电解质液体:一个带有带正电的阴极,另一个带有带负电的阳极,就像锂离子电池一样。电从一种电解质液体通过两个容器之间的薄膜传递到另一种电解质液体。

液流电池的使用寿命更长,因为从一个电池到另一个电池的电流不会使薄膜退化,并且可以锂离子电池一样充电。真流电池也被称为氧化还原液流电池,这是根据它们所利用的两个反应:还原,即电子的获得,和氧化,即电子从电解质液体流失到电解质液体。

氧化还原液流电池的主要问题是需要依赖赖于钒这种昂贵的材料。但随着电池领域的不断创新,出现突破性进展只是时间问题。南加州大学的科学家们已经开发出一种使用廉价、可持续材料的液流电池。

USC团队使用的是一种硫酸铁溶液和一种名为蒽醌二磺酸(简称AQDS)的化合物溶液。硫酸铁是一种既便宜又容易获得的矿业废料。该研究的合著者Surya Prakash表示:“这种溶液可以用任何碳基原料制造,包括二氧化碳在内”。

没有什么比使用由二氧化碳制成的电解液的电池更好的了,特别是如果这种电池的制造成本很低,而且比锂离子电池这个竞争对手寿命更长。使用寿命的长短非常重要。如果世界真的要发展可再生能源,我们就需要持久的储能系统来提供可靠的电力。锂离子电池并不是特别耐用。根据该作者的观点:新的氧化还原液流电池将具备更长的使用寿命。

“到目前为止,还没有经济上可行的、环保的、可持续25年的储能解决方案,”该研究的主要作者、化学教授Sri Narayan说。“锂离子电池使用寿命不长,而钒基电池使用昂贵、相对有毒的材料,限制了大规模使用。我们的系统将为这一难题找到最佳答案。我们预计这些电池将用于住宅、商业和工业建筑,以获取可再生能源。”

为了应对可再生能源发电能力的增长和一些经济体对可再生能源的彻底转变的计划,人们似乎在推动开发传说中的的二代液流电池。

液流电池似乎更容易用于大规模的公用事业级储能项目,这些开发人员现在专注于廉价和丰富的材料,如含铁化合物,以及环保,无腐蚀性的解决方案。听起来液流电池可以给我们带来可再生能源的终极目标:可靠、长期。

已经有预测称,未来液流电池可能会取代锂离子电池技术。《能源存储新闻》(Energy Storage News)援引商业情报公司IDTechEx最近的一份报告指出,迄今为止,液流电池的存储容量约为70兆瓦/250毫瓦时,且都应用在中、大型项目中。然而,得益于电池的快速响应时间、可扩展性,以及比锂离子电池更容易回收利用,液流电池的应用将会持续增长。

该报告证实了之前的预测,这一次来自Navigant的《储能新闻》也报道了这一预测。该研究公司指出,尽管起步缓慢,但随着技术的进步,液流电池正在逐渐取代锂离子电池。也是时候了。液流电池技术已经存在了几十年,但由于液流电池必须要用到昂贵的钒,因此阻碍了它的大规模应用。

这是一个好消息,因为当这场疫情结束之后,世界将恢复到正常轨道中,当我们再次开始谈论碳足迹时,储能将在全球发挥巨大作用。如果要实现可再生能源的目标,仅加州到2026年就需要高达1GW的储能能力。储能具备的低成本、可靠性、耐用性,以及非常重要的,所有组件的可回收性等一系列优点将受到重视。

据IDTEchEx预计,氧化还原液流电池市场,包括昂贵的钒电池,在未来几年将以每年30%的速度增长。主流电池技术很可能正在发生更新换代。这对于锂离子电池研发者们来说或是时代更迭的警醒标志。

 

本文由EnergyTrend集邦新能源网编译

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