Mötesplatsen för dig inom energibranschen, dec, 16 2017
Senaste Nytt

Forskare optimerar flödesbatterier för energilagring

Flödesbatteri är en typ av elektrokemisk cell där det är elektrolyten som innehåller energin. Det mesta av elektrolyten befinner sig i tankar utanför cellen, och i detta avseende liknar flödesbatteriet en bränslecell. Genom att driva redoxreaktionen åt andra hållet, är det möjligt att på nytt lagra energi i elektrolyten. Foto: Wikipedia, kredit: RedFlow_ZBM
Flödesbatteri är en typ av elektrokemisk cell där det är elektrolyten som innehåller energin. Det mesta av elektrolyten befinner sig i tankar utanför cellen, och i detta avseende liknar flödesbatteriet en bränslecell. Genom att driva redoxreaktionen åt andra hållet, är det möjligt att på nytt lagra energi i elektrolyten. Foto: Wikipedia, kredit: RedFlow_ZBM
Publicerad av
Markku Björkman - 05 dec 2017

Flödesbatterier är särskilt lämpade för storskalig energilagring, till exempel i samband med vindkraftpark, anser en grupp internationella och danska forskare. 

- Flödesbatterier,som innehåller vanadin, har samma potential som ett centralt energilagringssystem. Men forskarna anser att det är värt att optimera tekniken ytterligare och hitta en ersättning för vanadin, skriver danska tidskriften Ingeniøren. 

Vanadin är en stålgrå, relativt mjuk metall som t ex kan kallvalsas till trådar. Ofta finns små mängder föroreningar i metallen, vilka gör den hård och spröd. I massiv form är vanadin stabilt mot luft, alkali, kall saltsyra och svavelsyra men angrips snabbt av salpetersyra.

Flödesbatteri är en typ av elektrokemisk cell där det är elektrolyten som innehåller energin. Det mesta av elektrolyten befinner sig i tankar utanför cellen, och i detta avseende liknar flödesbatteriet en bränslecell. Genom att driva redoxreaktionen åt andra hållet, är det möjligt att på nytt lagra energi i elektrolyten. Principen för flödesbatteriet uppfanns 1902.

En lösning på energilagringsproblemet kommer från två ovannämnda tankar fyllda med en speciell vätska. Det är åtminstone hopp om ett internationellt forskningssamarbete mellan AU, DTU, Vestas, Harvard och flera andra aktörer som har beviljats ​​18 miljoner danska kronor för att utveckla ett flytbart batteri som är lönsamt för vindindustrin.

För att uppnå ett jämnt flöde i batterier är i sig ingen revolutionerande innovation - i själva verket har tanken funnits sedan 1950-talet. Bland annat har Kina börjat utveckla flödesbatterier baserade på vanadin.

Forskarna strävar dock efter att hitta ett ämne som kan ersätta vanadin som för närvarande är det mest använda materialet i flödesbatterier. Problemet består dock av att vanadin måste bytas ut med ett organiskt material.

Ett team av forskare i ORBATS - Organic Redox Flow Battery Systems-projektet, stöds av danska innovationsfonden med 18 miljoner. Samarbetspartnerna är DTU Energi, Aarhus Universitet, Harvard University och de tre danska företagen Vestas, Visblue och Lithium Balance. Projektet leds av biträdande professor Johan Hjelm från DTU Energi.

- Projektet är baserat på några av de molekyler som enligt Harvard-forskare är potentiellt lämpade för detta. En av molekylerna är en så kallad antrakinon , en typ av molekyl som finns i naturen, och som också används för att göra färg frågor i branschen. Men vi behöver förbättra livslängden för denna typ av system, och det är en central del i detta projekt , säger Johan Hjelm, docent vid DTU Institutionen för Energikonvertering- och lagring, till Ingeniøren. 

Ett flödesbatteri är i sin enkelhet ett laddningsbart batteri som lagrar elektrisk energi i form av kemisk energi utanför batteriet i två tankar: en för den positiva elektrolyten med högre spänning och en för den negativa elektrolyten med lägre spänning.

Elektrolytema innehåller molekyler som kan oxideras (dvs avge elektroner) och reduceras (infångningselektroner) och vid urladdning pumpas den laddade elektrolyten genom flödesbatteriet - byggd som en stapel, dvs. en samling seriella anslutna celler.

Vätskorna separeras av ett jonledande membran av samma typ som i en polymerbränslecell och när vätskorna avges, bär jonerna strömflödet genom membranet och en elenergin strömmar i den yttre kretsen.

En fördel i ett flödesbatteri är att det är relativt enkelt att anpassa batteriet för ett givet behov. Om det finns behov av kapacitetsökning, kan operatören bara fylla mer vätska i tanken och effekten ökar i och med att stapeln utvidgas.

Batteriet har emellertid en viss volym. Ett typiskt vanadiumflödesbatteri har en energitäthet på ca 25 Wh / l, vilket innebär att det krävs 40 liter elektrolyt.

- Det är särskilt lämpligt för storskalig energilagring. Batteriet bör vara en del av ett kraftnät, såsom ett vindkraftverk eller ett hyreshus, och inte bara vara anslutet till ett enda vindkraftverk, säger Johan Hjelm till Ingeniøren. 

Och hos Vestas tror man också på flödesbatteriets potential.

- Flödestekniken är intressant eftersom den ligger till grund för en mycket robust och skalbar lösning. Till skillnad från litiumbatterier garanteras livslängden för ett flödesbatteri, oavsett användningsmönster. Tekniken är således bättre lämpad för att flytta stora mängder energi under en lång tid och kan därför vara en viktig del av framtidens elförsörjning, säger Bo Svoldgaard, chef för innovation och konceptutveckling hos Vestas, till Ingeniøren. 

Källa: Energy Watch

Annons