歐洲大學(xué)聯(lián)合研發(fā)最佳氧化還原流電池技術(shù)：很有希望替代鋰離子技術(shù)

導(dǎo)讀：一個(gè)國際研究小組聲稱，基于釩或溴化鋅的電池代表了氧化還原流存儲(chǔ)技術(shù)的前沿。他們已經(jīng)確定了大約十幾種氧化還原流存儲(chǔ)技術(shù)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，同時(shí)提供了其當(dāng)前和預(yù)計(jì)的儲(chǔ)能成本的估計(jì)。

來自西班牙布爾戈斯大學(xué)、意大利帕多瓦大學(xué)、芬蘭阿爾托大學(xué)、捷克西波西米亞比爾森大學(xué)以及巴斯克研究與技術(shù)聯(lián)盟（BRTA）的研究人員對(duì)所有氧化還原流電池（RFB）和混合型RFP技術(shù)進(jìn)行了全面分析。他們認(rèn)為這些技術(shù)在固定儲(chǔ)能應(yīng)用中是很有希望的鋰離子技術(shù)的替代品。

研究人員表示氧化還原流儲(chǔ)能與其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，具有靈活的模塊化設(shè)計(jì)／操作、可擴(kuò)展性、適度的維護(hù)成本、長壽命循環(huán)、高往返效率（RTE）、放電深度（DoD）、快速響應(yīng)性和可忽略的環(huán)境影響等優(yōu)勢(shì)。這些積極因素大多與該技術(shù)獨(dú)特的能量和功率解耦能力有關(guān)。

該小組說：“與其他技術(shù)（如鋰離子電池）相比，功率和能量密度的限制通常被更具成本效益的可擴(kuò)展性所克服。”

研究人員稱釩氧化還原流電池（VRFBs）和鋅溴氧化還原流電池（ZBFBs）——最具代表性的混合流電池種類——才是真正的技術(shù)狀態(tài)。然而，使它們獲得商業(yè)成功和適用性的道路仍然任重道遠(yuǎn)，他們補(bǔ)充道。

釩電池的主要障礙是釩的可得性低和成本高，以及需要一個(gè)雙向直流／交流逆變器來連接電網(wǎng)。然而最近在電解質(zhì)成分、膜和電極方面已經(jīng)取得了進(jìn)展，并且在效率、功率和電流密度方面也有改進(jìn)。

研究人員表示，這些技術(shù)的另一大優(yōu)勢(shì)是能夠立即響應(yīng)電網(wǎng)的浪涌電力需求，應(yīng)對(duì)下垂補(bǔ)償和頻率調(diào)節(jié)等電能質(zhì)量電網(wǎng)服務(wù)。

科學(xué)家說：“目前的研究目標(biāo)是能夠提高活性材料濃度和能量密度的電解質(zhì)，具有更高的質(zhì)子電導(dǎo)率和更低的離子交叉的膜，能夠更好的水力性能的多孔電極。然而主要問題仍然存在。能量密度的低值使得VRFB系統(tǒng)比同等的鋰離子系統(tǒng)笨重得多?！?/p>

ZBFBs是電流密度相當(dāng)?shù)偷钠骷?，但由于電解質(zhì)不受老化影響，因此沒有循環(huán)壽命限制。

研究人員還研究了替代的水性無機(jī)純流電池，如釩氧氧化還原流電池（VORFBs）、釩溴氧化還原流電池（VBFBs）、氫溴流電池（HBFBs）、聚氧金屬酸鹽基氧化還原流電池（POMs－RFBs）和水性有機(jī)氧化還原流電池（AORFBs）。此外，他們還分析了電解質(zhì)和膜的不同材料。他們介紹了半固體流電池（SSFBs）和固體靶向／介導(dǎo)／助推流電池（SMFBs）的情況。

他們還研究了混合流動(dòng)／非流動(dòng)裝置，如基于金屬溶液的氧化還原對(duì)流電池，以及基于鋅、鐵、銅或金屬空氣的氧化還原流動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)。

研究人員表示：“針對(duì)低成本RFB的研究和開發(fā)不僅應(yīng)著重于經(jīng)濟(jì)的材料，而且還應(yīng)著重于優(yōu)化的系統(tǒng)性能，主要是在能量密度和功率密度方面，同時(shí)還要保持高效率。根據(jù)RFB的長壽命和大規(guī)模應(yīng)用（用于固定式能量儲(chǔ)能目標(biāo)），所用材料的穩(wěn)定性和安全性對(duì)于確保可持續(xù)性和確保最終成功至關(guān)重要。”

責(zé)任編輯：xj