レドックスフロー電池の仕組み

レドックスフロー電池の仕組み

電力とエネルギーの分離は、他のRFBと比較して重要な特徴である。電気化学蓄電システム上記のように、システムのエネルギーは電解質の体積に蓄えられ、その体積は、サイズに応じてキロワット時から数十メガワット時の範囲に容易かつ経済的に収めることができる。貯蔵タンクシステムの電力容量は、電気化学セルのスタックのサイズによって決まります。電気化学スタック内を流れる電解液の量は、常に存在する電解液総量の数パーセントを超えることはほとんどありません（定格電力で2～8時間放電する場合のエネルギー定格の場合）。故障時には流れを容易に停止できます。その結果、RFBの場合、制御不能なエネルギー放出に対するシステムの脆弱性は、システム構造によって蓄積された総エネルギーの数パーセントに制限されます。この特徴は、パッケージ化された統合セル蓄電アーキテクチャ（鉛蓄電池、NAS、リチウムイオン電池）とは対照的です。これらのアーキテクチャでは、システムの全エネルギーが常に接続され、放電に利用可能です。

電力とエネルギーの分離は、RFBの用途における設計の柔軟性も高めます。電力容量（スタックサイズ）は、関連する負荷または発電設備に合わせて直接調整できます。貯蔵容量（貯蔵タンクのサイズ）は、特定の用途のエネルギー貯蔵ニーズに合わせて個別に調整できます。このようにして、RFBは各用途に最適な貯蔵システムを経済的に提供できます。一方、一体型セルでは、電力とエネルギーの比率はセルの設計および製造時に固定されます。セル生産における規模の経済性により、利用可能なセル設計の種類は実質的に制限されます。したがって、一体型セルを用いた貯蔵用途では、通常、電力またはエネルギー容量に余剰が生じます。

RFBは2つのカテゴリに分類できます。1) 真のレドックスフロー電池1) エネルギー貯蔵に活性なすべての化学種が常に溶液中に完全に溶解している電池、および 2) ハイブリッドレドックスフロー電池で、充電中に少なくとも 1 つの化学種が電気化学セル内で固体として析出する電池。真の RFB の例としては、バナジウム-バナジウム系および鉄-クロム系ハイブリッド型RFBの例としては、亜鉛-臭素系および亜鉛-塩素系が挙げられる。