كيف تعمل بطاريات التدفق التأكسدي والاختزالي

كيف تعمل بطاريات التدفق التأكسدي والاختزالي

يُعد فصل الطاقة عن القدرة ميزة رئيسية تميز بطاريات التدفق المؤكسد، مقارنةً بغيرها.أنظمة التخزين الكهروكيميائيةكما هو موضح أعلاه، تُخزن طاقة النظام في حجم الإلكتروليت، والذي يمكن أن يتراوح بسهولة واقتصادية بين كيلوواط ساعة وعشرات الميغاواط ساعة، وذلك حسب حجم النظام.خزانات التخزينتُحدد قدرة النظام على توليد الطاقة بحجم مجموعة الخلايا الكهروكيميائية. ونادرًا ما تتجاوز كمية الإلكتروليت المتدفقة في هذه المجموعة في أي لحظة بضعة بالمئة من إجمالي كمية الإلكتروليت الموجودة (بالنسبة لتصنيفات الطاقة التي تتوافق مع التفريغ بالقدرة المقدرة لمدة تتراوح بين ساعتين وثماني ساعات). ويمكن إيقاف التدفق بسهولة في حالة حدوث عطل. ونتيجة لذلك، فإن قابلية النظام للتأثر بفقدان الطاقة غير المنضبط في حالة بطاريات التدفق المتدفقة (RFBs) محدودة ببنيته، بحيث لا تتجاوز بضعة بالمئة من إجمالي الطاقة المخزنة. وتتناقض هذه الخاصية مع بنيات تخزين الخلايا المتكاملة والمغلفة (بطاريات الرصاص الحمضية، وبطاريات التخزين الشبكية، وبطاريات أيونات الليثيوم)، حيث تكون طاقة النظام الكاملة متصلة في جميع الأوقات ومتاحة للتفريغ.

يُتيح فصل القدرة عن الطاقة مرونةً في تصميم تطبيقات بطاريات التدفق المؤكسد-المختزل. إذ يُمكن تعديل قدرة الطاقة (حجم المكدس) مباشرةً لتناسب الحمل أو مصدر التوليد. كما يُمكن تعديل قدرة التخزين (حجم خزانات التخزين) بشكلٍ مستقل لتلبية احتياجات تخزين الطاقة للتطبيق المحدد. وبهذه الطريقة، تُوفر بطاريات التدفق المؤكسد-المختزل نظام تخزين مُحسّنًا لكل تطبيق بكفاءة اقتصادية. في المقابل، تكون نسبة القدرة إلى الطاقة ثابتةً في الخلايا المُدمجة عند تصميمها وتصنيعها. وتُحدّ وفورات الحجم في إنتاج الخلايا من العدد العملي لتصاميم الخلايا المختلفة المُتاحة. لذا، عادةً ما تتميز تطبيقات التخزين التي تستخدم الخلايا المُدمجة بفائض في قدرة الطاقة أو الطاقة.

يمكن تقسيم RFBs إلى فئتين: 1) صحيحبطاريات تدفق الأكسدة والاختزال1) بطاريات التدفق التأكسدي-الاختزالي الهجينة، حيث تكون جميع الأنواع الكيميائية النشطة في تخزين الطاقة مذابة تمامًا في المحلول طوال الوقت؛ و2) بطاريات التدفق التأكسدي-الاختزالي الهجينة، حيث يتم ترسيب نوع كيميائي واحد على الأقل كجسم صلب في الخلايا الكهروكيميائية أثناء الشحن. ومن أمثلة بطاريات التدفق التأكسدي-الاختزالي الحقيقية ما يلي:أنظمة الفاناديوم-الفاناديوم والحديد-الكرومومن أمثلة بطاريات التدفق الهجينة أنظمة الزنك والبروم وأنظمة الزنك والكلور.