İçeriğe atla

Vanadyum redoks pili

Vanadyum redoks akışlı pil sisteminin şematik tasarımı [1]
Avista Utilities'e ait olan ve UniEnergy Technologies tarafından üretilen 1 MW 4 MWh konteynırlı vanadyum akışlı pil
New South Wales Üniversitesi, Sidney, Avustralya'da bulunan bir vanadyum redoks akış pili

Vanadyum akış pili (VFB) veya vanadyum redoks akışlı pil (VRFB) olarak da bilinen bir tür şarj edilebilir akışlı pildir. Yük taşıyıcı olarak vanadyum iyonlarını kullanır.[2] Pil, tek bir elektroaktif element içeren bir pil yapmak için vanadyumun dört farklı oksidasyon durumunda bir çözelti içinde var olma yeteneğini kullanır.[3] Göreceli büyüklükleri de dahil olmak üzere çeşitli nedenlerle, vanadyum piller tipik olarak şebeke enerji depolaması için kullanılır, yani enerji santrallerine/elektrik şebekelerine takılır.[4]

Pillerin finansman ve geliştirilmesinde çok sayıda şirket ve kuruluş yer almaktadır.

Tarih

Pissoort, 1930'larda VRFB'lerin olasılığından bahsetmişti.[5] NASA araştırmacıları ile Pellegri ve Spaziante 1970'lerde aynı şeyi yaptı,[6] ama hiçbiri başarılı olamadı. Maria Skyllas-Kazacos, 1980'lerde bir sülfürik asit çözeltisi içinde çözünmüş vanadyum kullanan bir Tam Vanadyum Redoks Akış Pilinin ilk başarılı tanıtımını sundu.[7][8][9] Tasarımı sülfürik asit elektrolitleri kullandı ve Avustralya'daki New South Wales Üniversitesi tarafından patentlendi.

Skyllas-Kazacos ve çalışma arkadaşları tarafından elde edilen önemli atılımlardan biri, başlangıç malzemesi olarak daha düşük maliyetli, ancak çözünmeyen vanadyum pentoksit kullanılarak 1,5 M'nin üzerinde konsantrasyona sahip vanadyum elektrolitleri üretmek için bir dizi işlemin geliştirilmesiydi. Bu işlemler kimyasal ve elektrokimyasal çözünmeyi içeriyordu ve 1989'da NSW Üniversitesi tarafından patentlendi. 1990'larda UNSW grubu, membran seçimi, grafit keçe aktivasyonu, plastik çift kutuplu elektrot üretimi, elektrolit karakterizasyonu ve optimizasyonunun yanı sıra modelleme ve simülasyon konularında kapsamlı araştırmalar yürüttü. Birkaç 1-5 kW VFB prototip pil Tayland'daki bir Solar House'da ve UNSW'de bir elektrikli golf arabasında monte edilerek sahada test edildi.

UNSW All-Vanadium Redox Flow Battery patentleri ve teknolojisi, 1990'ların ortalarında Mitsubishi Chemical Corporation ve Kashima-Kita Electric Power Corporation'a lisanslandı ve ardından 1990'ların sonuyla 2000'lerin başlarında çok çeşitli uygulamalarda kapsamlı saha testlerinin yapıldığı Sumitomo Electric Industries tarafından satın alındı.

Bataryanın çalışma sıcaklık aralığını genişletmek ve vanadyumun V(V) durumunda 40oC'nin üzeri veya 10oC'nin altındaki sıcaklıklarda çökelmesini önlemek için Skyllas-Kazacos ve çalışma arkadaşları potansiyel çökelme inhibitörleri olarak yüzlerce organik ve inorganik katkı maddesini test ettiler. İnorganik fosfat ve amonyum bileşiklerinin sırasıyla 5 ve 45oC sıcaklıklarda hem negatif hem de pozitif yarı hücrede 2 M vanadyum çözeltilerinin çökelmesini önlemede etkili olduğunu keşfettiler ve en etkili stabilize edici ajan olarak amonyum fosfatı seçtiler. Amonyum ve fosfat katkı maddeleri, mükemmel sonuçlarla bir akış hücresinde 3 M vanadyum elektrolit hazırlamak ve test etmek için kullanıldı.

Yıllara göre çeşitli akış pil kimyaları türleri hakkında patent ailelerinin ve patent dışı yayınların sayısı.[10]

Avantajlar ve dezavantajlar

Avantajlar

VRFB'lerin diğer pil türlerine göre başlıca avantajları:[11]

  • enerji kapasitesinde sınır yok
  • hasar görmeden süresiz olarak boşalabilir
  • elektrolitlerin karıştırılması kalıcı hasara neden olmaz
  • elektrolitler boyunca tek şarj durumu, kapasite bozulmasını önler
  • güvenli, yanıcı olmayan sulu elektrolit
  • gürültü veya emisyon yok
  • talebi karşılamak için pil modülleri eklenebilir
  • pasif soğutma dahil geniş çalışma sıcaklığı aralığı[12][13]
  • uzun şarj/deşarj döngüsü ömürleri: 15.000-20.000 döngü ve 10-20 yıl.
  • düşük seviyelendirilmiş maliyet : (birkaç on sent), ABD Enerji Bakanlığı tarafından belirtilen 2016 0,05 $ hedefine ve Avrupa Komisyonu Stratejik Enerji Teknoloji Planı 0,05 € hedefine yaklaşıyor.[14]

Dezavantajları

Diğer pil türlerine kıyasla VRFB'lerin ana dezavantajları:[11]

  • vanadyum minerallerinin yüksek ve değişken fiyatları (yani VRFB enerjisinin maliyeti)
  • nispeten zayıf gidiş-dönüş verimliliği (lityum-iyon pillere kıyasla)
  • ağır sulu elektrolit ağırlığı
  • standart depolama pillerine kıyasla nispeten zayıf enerji-hacim oranı
  • elektrolit çözeltisinin akışını üreten pompalarda hareketli parçalara sahip olmak
  • vanadyum (V) bileşiklerinin toksisitesi.

Malzemeler

Vanadyum akışlı pilin şeması
Vanadyumun dört farklı oksidasyon durumunda vanadyum sülfat çözeltileri.

Vanadyum redoks pili, iki elektrolitin bir proton değişim zarı ile ayrıldığı güç hücreleri grubundan oluşur. VRB hücresindeki elektrotlar karbon bazlıdır. En yaygın türleri karbon keçe, karbon kağıdı, karbon bezi, grafit keçe ve karbon nanotüplerdir.[15][16][17]

Her iki elektrolit de vanadyum bazlıdır. Pozitif yarı hücrelerdeki elektrolit VO2+ ve VO2+ iyonlarını içerirken, negatif yarı hücrelerdeki elektrolit V3+ ve V2+ iyonlarından oluşur. Elektrolitler, vanadyum pentoksitin sülfürik asit içinde elektrolitik olarak çözülmesi dahil olmak üzere çeşitli işlemlerle hazırlanabilir. Çözelti kullanımda oldukça asidiktir.

En yaygın membran malzemesi perflorlu sülfonik asittir (PFSA veya Nafion). Bununla birlikte, vanadyum iyonları bir PFSA zarına nüfuz edebilir ve hücrenin dengesini bozabilir. 2021'de yapılan bir araştırma, tek katmanlı grafen oksit levhaların yüzeyinde tungsten trioksit nanoparçacıklarının büyütülmesiyle yapılan hibrit levhalarla penetrasyonun azaldığını buldu. Bu hibrit levhalar daha sonra politetrafloroetilen (Teflon) ile güçlendirilmiş sandviç yapılı bir PFSA membranına gömülür. Nanopartiküller aynı zamanda sırasıyla yüzde 98,1 ve yüzde 88,9'un üzerinde yüksek Coulombic verimliliği ve enerji verimliliği sunarak proton taşınmasını da teşvik ediyor.[18]

Operasyon

Sülfürik asit çözeltisinde vanadyum (IV) çözeltisinin döngüsel voltamogramı

Reaksiyon, yarı reaksiyonları kullanır:[19]

VO+
2 + 2H+
 + e−
 → VO2+ + H
2O (E° = +1.00 V)
V3+ + e−
 → V2+ (E° = −0.26 V)[20]

Vanadyum akış pillerinin yararlı özellikleri, hızlı yanıt ve kapasiteleridir; %100 yük değişikliği için yarım milisaniyenin altında bir tepki süresiyle 10 saniye boyunca %400'e varan aşırı yüklere izin verebilirler. Tepki süresi çoğunlukla elektrikli ekipmanla sınırlıdır. Daha soğuk veya daha sıcak iklimler için özel olarak tasarlanmadıkça, çoğu sülfürik asit bazlı vanadyum piller yaklaşık 10 ile 40 °C arasında çalışır. Bu sıcaklık aralığının altında, iyon aşılanmış sülfürik asit kristalleşir.[21] Pratik uygulamalarda gidiş-dönüş verimliliği yaklaşık % 70-80'dir.[22]

Önerilen iyileştirmeler

Skyllas-Kazacos'un orijinal VRFB tasarımı, maksimum vanadyum konsantrasyonunu 1,7 M vanadyum iyonu ile sınırlayan VRFB çözeltilerindeki tek anyon olarak sülfat (vanadyum sülfat(lar) ve sülfürik asit olarak eklenmiştir) kullanmıştır.[23] 1990'larda Skyllas-Kazacos, 2 M vanadyum çözeltilerini 5 ila 45oC sıcaklık aralığında stabilize etmek için amonyum fosfat ve diğer inorganik bileşiklerin çökelme inhibitörleri olarak kullanılabileceğini keşfetti ve 1993 yılında UNSW tarafından Stabilizing Agent patenti verildi. Bununla birlikte, bu keşif büyük ölçüde göz ardı edildi ve 2010 civarında Pacific Northwest Ulusal Laboratuvarı'ndan bir ekip, -20 ve +50 °C arasındaki tüm sıcaklık aralığında 2,5 M vanadyum konsantrasyonuna sahip VRFB çözeltilerinde kullanıma izin veren karışık bir sülfat- klorür elektroliti önerdi.[24][25] V+5/V +4 çiftinin standart denge potansiyeline dayanarak klorürü oksitlemesi beklenir ve bu nedenle daha önceki VRFB çalışmalarında klorür çözeltilerinden kaçınılmıştır. V+5 çözeltilerinin klorür varlığında şaşırtıcı oksidatif stabilitesi (her ne kadar sadece yaklaşık %80'in altında şarj durumunda olsa da) aktivite katsayıları temelinde açıklanmıştır.[26] Birçok araştırmacı, V(V)'nin yüksek sıcaklıklarda artan stabilitesini, V(V)'nin termal çökelme dengesini V205'ten uzağa kaydıran karışık asit elektrolitindeki daha yüksek proton konsantrasyonuyla açıklar. Bununla birlikte, HCl çözeltilerinin yüksek buhar basıncı ve şarj etme sırasında klor oluşumu olasılığı nedeniyle, bu tür karışık elektrolitler yaygın olarak benimsenmemiştir.[27]

Başka bir varyasyon, vanadyum bromür tuzlarının kullanılmasıdır. Br2/2Br - çiftinin redoks potansiyeli V5+/4+' nınkinden daha negatif olduğundan, pozitif elektrot brom işlemi yoluyla çalışır.[28] Bununla birlikte, Br2'nin uçuculuğu ve aşındırıcılığı ile ilgili sorunlar nedeniyle, pek popülerlik kazanmadılar (benzer bir sorun için çinko-brom piline bakın). Bir vanadyum / seryum akış pili de önerilmiştir.[29]

Spesifik enerji ve enerji yoğunluğu

VRB'ler yaklaşık 20'Wh/kg (72 kJ/kg) lik belirli bir enerjiye ulaşır (elektrolit) Çökme inhibitörleri yoğunluğu yaklaşık 35'Wh/kg (126 kJ/kg)e çıkarabilir. elektrolit sıcaklığını kontrol ederek daha yüksek yoğunluklar mümkündür. Spesifik enerjisi, diğer şarj edilebilir pil türlerine kıyasla düşüktür (örn. kurşun-asit, 30–40 Wh/kg (108–144 kJ/kg); ve lityum iyon, 80–200 Wh/kg (288–720 kJ/kg)).

Uygulamalar

VRFB'lerin büyük potansiyel kapasitesi, şebeke ölçekli rüzgar ve güneş sistemlerinin düzensiz çıktısını tamponlamak için en uygun olabilir.[11]

Azaltılmış kendi kendine deşarjları, onları, GATOR mayın sisteminin sensör bileşenleri gibi askeri teçhizatta olduğu gibi, az bakımla uzun vadeli enerji depolaması gerektiren uygulamalarda potansiyel olarak uygun hale getirir.[11][30]

Kurşun-asit aküler veya dizel jeneratörlerin yerini alabilecekleri kesintisiz güç kaynağı uygulamalarına çok uygun, hızlı yanıt sürelerine sahiptirler. Hızlı yanıt süresi, frekans regülasyonu için de faydalıdır. Bu yetenekler, VRFB'leri mikro şebekeler, frekans regülasyonu ve yük kaydırma için etkili bir "hepsi bir arada" çözüm haline getirir.[11]

En büyük vanadyum ağ pilleri

En büyük operasyonel vanadyum redoks pilleri
İsim Devreye alma tarihi Enerji (MWh ) Güç (MW ) Süre (saat) Ülke
Minami Hayakita Trafo Merkezi [31][32]Aralık 2015 60 15 4 Japonya
Pfinztal, Baden-Württemberg [33][34][35]Eylül 2019 20 2 10 Almanya
Woniushi, Liaoning [36][37]10 5 2 Çin
Domates Rüzgar Santrali [38]2005 6 4 1:30 Japonya
Zhangbei Projesi [39]2016 8 2 4 Çin
SnoPUD MESA 2 Projesi [40][41]Mart 2017 8 2 4 Amerika Birleşik Devletleri
San Miguel Trafo Merkezi [42]2017 8 2 4 Amerika Birleşik Devletleri
[43]Nisan 2015 4 1 4 Amerika Birleşik Devletleri
Dalian Pil [44]Ekim 2022 400 (800) 100 (200) 4 Çin

Vanadyum redoks pillerini finanse eden veya geliştiren şirketler

Vanadyum redoks pillerini finanse eden veya geliştiren şirketler arasında Avustralya'da Sumitomo Electric Industries,[45] CellCube (Enerox),[46] UniEnergy Technologies,[47] StorEn Technologies,[48][49] Amerika Birleşik Devletleri'nde Largo Energy[50] ve Ashlawn Energy;[51] Güney Kore, Gyeryong-si'de H2;[52] Yenilenebilir Enerji Dinamiği Teknolojisi, Birleşik Krallık'ta[53] Invinity Energy Systems,[54] Avrupa'da VoltStorage[55] ve Schmalz;[56][57] Çin'de Prudent Energy;[58] Avustralya'da Avustralya Vanadyumu, CellCube ve North Harbour Clean Energy;[59][60] Avustralya'da Yadlamalka Energy Trust ve Invinity Energy Systems;[61][62] Suudi Arabistan'da EverFlow Energy JV SABIC SCHMID Group[63] ve Güney Afrika'da Bushveld Minerals.[64]

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ Qi (July 2017). "Review Article: Flow battery systems with solid electroactive materials". Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing, Measurement, and Phenomena. 35 (4): 040801. doi:10.1116/1.4983210. ISSN 2166-2746. 
  2. ^ Laurence Knight (14 Haziran 2014). "Vanadium: The metal that may soon be powering your neighbourhood". BBC. 14 Haziran 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Mart 2015. 
  3. ^ Alotto (2014). "Redox Flow Batteries for the storage of renewable energy: a review". Renewable & Sustainable Energy Reviews. 29: 325-335. doi:10.1016/j.rser.2013.08.001. 
  4. ^ James Purtill (2 Şubat 2023). "Vanadium redox flow batteries can provide cheap, large-scale grid energy storage. Here's how they work". Australian Broadcasting Corporation. 1 Şubat 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Haziran 2023. 
  5. ^ P. A. Pissoort, in FR Patent 754065 (1933)
  6. ^ A. Pelligri and P. M. Spaziante, in GB Patent 2030349 (1978), to Oronzio de Nori Impianti Elettrochimici S.p.
  7. ^ Rychik (January 1988). "Characteristics of a new all-vanadium redox flow battery". Journal of Power Sources. 22 (1): 59-67. doi:10.1016/0378-7753(88)80005-3. 
  8. ^ "Discovery and invention: How the vanadium flow battery story began". Energy Storage News. 18 Ekim 2021. 18 Ekim 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  9. ^ "Vanadium Redox Battery University of New South Wales". 24 Haziran 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Temmuz 2023. 
  10. ^ Tolmachev (3 Ocak 2023). "Flow Batteries From 1879 To 2022 And Beyond". doi:10.32388/G6G4EA.2. 
  11. ^ a b c d e "Vanadium fuels growing demand for VRFBs". Metal Tech News (İngilizce). May 2020. 1 Ekim 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Kasım 2021.  Yazar |ad1= eksik |soyadı1= (yardım)
  12. ^ "Vanadium Redox Flow Batteries" (PDF). Pacific Northwest National Laboratory. October 2012. 26 Ağustos 2013 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. 
  13. ^ Miller, Kelsey.
  14. ^ Spagnuolo (2016). "Vanadium Redox Flow Batteries: Potentials and Challenges of an Emerging Storage Technology". IEEE Industrial Electronics Magazine. 10 (4): 20-31. doi:10.1109/MIE.2016.2611760. 
  15. ^ Mustafa (March 2017). "Fabrication of Freestanding Sheets of Multiwalled Carbon Nanotubes (Buckypapers) for Vanadium Redox Flow Batteries and Effects of Fabrication Variables on Electrochemical Performance". Electrochimica Acta. 230: 222-235. doi:10.1016/j.electacta.2017.01.186. ISSN 0013-4686. 
  16. ^ Mustafa (1 Ocak 2017). "Insights on the Electrochemical Activity of Porous Carbonaceous Electrodes in Non-Aqueous Vanadium Redox Flow Batteries". Journal of the Electrochemical Society. 164 (14): A3673-A3683. doi:10.1149/2.0621714jes. ISSN 0013-4651. 
  17. ^ Mustafa (May 2018). "Effects of carbonaceous impurities on the electrochemical activity of multiwalled carbon nanotube electrodes for vanadium redox flow batteries". Carbon. 131: 47-59. doi:10.1016/j.carbon.2018.01.069. ISSN 0008-6223. 
  18. ^ "Hybrid membrane edges flow batteries toward grid-scale energy storage". New Atlas (İngilizce). 12 Kasım 2021. 12 Kasım 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 14 Kasım 2021.  Yazar |ad1= eksik |soyadı1= (yardım)
  19. ^ Jin (25 Haziran 2013). "Identifying the Active Site in Nitrogen-Doped Graphene for the VO 2+ /VO 2 + Redox Reaction". ACS Nano. 7 (6): 4764-4773. doi:10.1021/nn3046709. PMID 23647240. 
  20. ^ Inorganic Chemistry. 5th. W. H. Freeman. 2010. s. 153. ISBN 978-1-42-921820-7.  Yazar |ad1= eksik |soyadı1= (yardım)
  21. ^ DOE/Pacific Northwest National Laboratory (17 Mart 2011). "Electric Grid Reliability: Increasing Energy Storage in Vanadium Redox Batteries by 70 Percent". Science Daily. 21 Mart 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Mart 2015. 
  22. ^ "Chapter 6. Chemical Energy Storage". Storage and Hybridization of Nuclear Energy - Techno-economic Integration of Renewable and Nuclear Energy. London: Academic Press. 2019. ss. 177-227. doi:10.1016/B978-0-12-813975-2.00006-5. ISBN 9780128139752. 
  23. ^ M. Skyllas-Kazacos, M. Rychcik and G. Robins Robert, "All vanadium redox battery." 1986AU-0055562 1986-04-02.
  24. ^ Li (2011). "A stable vanadium redox-flow battery with high energy density for large-scale energy storage". Advanced Energy Materials. 1 (3): 394-400. doi:10.1002/aenm.201100008. 
  25. ^ Yang (September 2019). "Investigations on physicochemical properties and electrochemical performance of sulfate-chloride mixed acid electrolyte for vanadium redox flow battery". Journal of Power Sources. 434: Article 226719. doi:10.1016/j.jpowsour.2019.226719. 
  26. ^ Roznyatovskaya (2019). "Vanadium electrolyte for all-vanadium redox-flow batteries: the effect of the counter ion". Batteries. 5 (1): 13. doi:10.3390/batteries5010013. 
  27. ^ Yuriy V Tolmachev.
  28. ^ Vafiadis (2006). "Evaluation of membranes for the novel vanadium bromine redox flow cell". Journal of Membrane Science. 279 (1-2): 394-402. doi:10.1016/j.memsci.2005.12.028. 
  29. ^ Sankarasubramanian (2019). "Methanesulfonic acid-based electrode-decoupled vanadium–cerium redox flow battery exhibits significantly improved capacity and cycle life". Sustainable Energy & Fuels (İngilizce). 3 (9): 2417-2425. doi:10.1039/C9SE00286C. ISSN 2398-4902. 
  30. ^ Allbright, Greg, et al.
  31. ^ "A Look at the Biggest Energy Storage Projects Built Around the World in the Last Year". 3 Şubat 2016. 4 Şubat 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Ağustos 2017.  Yazar |ad1= eksik |soyadı1= (yardım)
  32. ^ "DOE Global Energy Storage Database". www.energystorageexchange.org. 9 Kasım 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 9 Kasım 2017. 
  33. ^ "Redox-Flow-Batterien". 14 Mart 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Temmuz 2014. 
  34. ^ Armin Herberger (19 Ocak 2021). "Hybridspeichersystem in Wohnquartier - KIT plant in Bruchsal Weltpremiere mit Strom-Wärme-Kopplung". Badische Neueste Nachrichten Kraichgau. 22 Nisan 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Haziran 2023. 
  35. ^ "Großprojekt "RedoxWind"". Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie. 12 Ağustos 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  36. ^ "Energy Storage in China". www.ees-magazine.com. 13 Ağustos 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Ağustos 2017. 
  37. ^ Zonghao. "The world's largest all-vanadium redox flow battery energy storage system for a wind farm, 风场配套用全球最大全钒液流电池储能系统". 储能科学与技术. 3 (1): 71-77. doi:10.3969/j.issn.2095-4239.2014.01.010. 13 Ağustos 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Temmuz 2023. 
  38. ^ "DOE Global Energy Storage Database". www.energystorageexchange.org. 19 Ekim 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 9 Kasım 2017. 
  39. ^ "DOE Global Energy Storage Database". www.energystorageexchange.org. 31 Ağustos 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 9 Kasım 2017. 
  40. ^ "UET and Snohomish County PUD Dedicate the World's Largest Capacity Containerized Flow Battery". Energy Storage News. 29 Mart 2017. 18 Ağustos 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Aralık 2017. 
  41. ^ "PUD invests $11.2 million in energy-storing units". Everett Herald. 2 Kasım 2016. 3 Kasım 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Aralık 2017. 
  42. ^ "SDG&E and Sumitomo unveil largest vanadium redox flow battery in the US". Energy Storage News. 17 Mart 2017. 17 Mart 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Ağustos 2017. 
  43. ^ Wesoff, Eric, St. John, Jeff.
  44. ^ "World's largest flow battery connected to the grid in China". New Atlas (İngilizce). 3 Ekim 2022. 3 Ekim 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Ekim 2022. 
  45. ^ "Redox Flow Battery". SumitomoElectric (İngilizce). 1 Mart 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Mart 2023. 
  46. ^ "CellCube - the versatile energy storage system of the future". Cellcube (İngilizce). 19 Şubat 2001 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 14 Aralık 2022. 
  47. ^ Steve Wilhelm (3 Temmuz 2014). "Liquid battery the size of a truck, will give utilities a charge". Puget Sound Business Journal. 11 Kasım 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Mayıs 2015. 
  48. ^ "How Queensland can supercharge the future of batteries". Office of the Queensland Chief Entrepreneur (İngilizce). 3 Şubat 2021. 28 Eylül 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Şubat 2021.  Yazar |ad1= eksik |soyadı1= (yardım)
  49. ^ "StorEn Tech Provides First Of Its Kind Vanadium Flow Battery To Australia". CleanTechnica (İngilizce). 19 Aralık 2020. 19 Aralık 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Şubat 2021. 
  50. ^ "Vanadium producer Largo prepares 1.4GWh of flow battery stack manufacturing capacity". 6 Mayıs 2021. 6 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  51. ^ BILL HAGSTRAND (23 Ağustos 2013). "Vanadium redox: powering up local communities". Crain's Cleveland Business. 23 Nisan 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Mayıs 2015. 
  52. ^ Andy Colthorpe (14 Kasım 2022). "South Korean flow battery maker H2 building 330MWh factory". Energy Storage News. 14 Kasım 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Haziran 2023. 
  53. ^ "US clean-tech investments leap to US$1.1bn. Where's Ireland at?". Silicon Republic. 11 Nisan 2011. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Mayıs 2015. 
  54. ^ "'UK's first' grid-scale battery storage system comes online in Oxford". 24 Haziran 2021. 24 Haziran 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  55. ^ "Voltstorage develops a safe and ecological storage solution". 16 Ocak 2018. 9 Şubat 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  56. ^ "Lösungen für Energiespeichersysteme: Schmalz baut weiteres Geschäftsfeld auf". Windkraft-Journal. 16 Haziran 2016. 28 Mayıs 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Mayıs 2023. 
  57. ^ "Stacks of Schmalz". J. Schmalz GmbH. 28 Mayıs 2023. 28 Mayıs 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Mayıs 2023. 
  58. ^ Jeff St. John (2 Mart 2010). "Made in China: Prudent Energy Lands $22M For Flow Batteries". GigaOm. 29 Ağustos 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Mayıs 2015. 
  59. ^ "Australian Vanadium Ltd ships first vanadium flow battery from Austria". Proactive Investors. 13 Temmuz 2016. 26 Ekim 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Kasım 2017. 
  60. ^ "Vanadium flow battery partners sign agreement to develop gigafactory in Australia". VSUN Energy. 24 Kasım 2022. 23 Şubat 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Haziran 2023. 
  61. ^ "Renewable technology solutions to enable a sustainable energy future". Yadlamalka Energy. 2023. 15 Mart 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Haziran 2023. 
  62. ^ Gabriella Marchant (4 Ocak 2021). "Australian Renewable Energy Agency backs vanadium flow battery project in outback SA". Australian Broadcasting Corporation. 13 Aralık 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Haziran 2023. 
  63. ^ "3GWh flow battery manufacturing facility to be constructed in Saudi Arabia". 16 Mayıs 2020. 21 Nisan 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  64. ^ "Vanadium producer Bushveld Minerals begins building flow battery electrolyte plant in South Africa". 15 Haziran 2021. 15 Haziran 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. 

Genel ve atıf yapılan referanslar

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Vanadyum</span> sembolü V, atom numarası 23 olan kimyasal element

Vanadyum, simgesi V, atom numarası 23 olan bir elementtir. Bir geçiş metali olan element, doğada nadiren bulunur. Yapay olarak izole edildiğinde, oksit bir katmanın ortaya çıkmasıyla pasifleşir ve kararlı hâle gelen elementin oksitlenmesi sona erer.

<span class="mw-page-title-main">Lityum iyon pil</span> şarj edilebilir pil türü

Bir lityum-iyon veya Li-iyon pil, enerji depolamak için lityum iyonlarının tersine çevrilebilir indirgemesini kullanan şarj edilebilir pil türüdür. Geleneksel lityum iyon pilinin anodu genelde karbon'dan yapılan grafit'tir. Katot genellikle metal oksit'tir. Elektrolit genelde bir organik çözücü içindeki lityum tuz'udur.

<span class="mw-page-title-main">Enerji depolama</span>

Enerji depolama işlemi bir cihaz veya depolama ortamı içerisinde enerjinin kimyasal, elektriksel veya ısıl gibi farklı formlarda saklanmasıdır. Isıl enerji depolama enerjinin sürekliliğini sağlamak amacıyla sıcak su temininde, soğutma sistemlerinde ve güç üretim tesislerinde kullanılmaktadır. Isıl enerji depolama yöntemleri üçe ayrılmaktadır; termokimyasal, duyulur ısı ve gizli ısı. Duyulur ısıl enerji depolama, depolama ortamının sıcaklığının değiştirilmesiyle sağlanmaktadır. Duyulur ısıl enerji depolamaya verilebilecek en basit örnek bir tank içerisinde ısınan sıcak suyun gece kullanılmasıdır. Tank içerisinde depolanacak toplam ısı enerjisi aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanabilir,

Elektrolit, iyonların hareketi sayesinde elektriksel olarak iletken olan, ancak elektronları iletmeyen ilenler içeren bir ortamdır. Su gibi polar çözücü içinde çözülmüş çoğu çözünür tuzları, asitleri ve bazları içermektedir. Çözünüm sonrasında; madde çözücü içinde eşit olarak dağıtılan katyonlara ve anyonlara ayrılmaktadır. Katı hal elektrolitleri de mevcuttur. Tıpta elektrolit terimi, çözünen maddeyi ifade etmektedir.

Alüminyum-hava pilleri, havadaki oksijenin alüminyum ile reaksiyonundan elektrik üretir. Tüm piller arasında en yüksek enerji yoğunluklarından birine sahiptirler, ancak yüksek anot maliyeti ve geleneksel elektrolitler kullanılırken çıkan yan ürün sorunları nedeniyle yaygın olarak kullanılmazlar. Bu durum, kullanımlarını esas olarak askeri uygulamalarla sınırlamıştır. Bununla birlikte, alüminyum pillere sahip bir elektrikli araç, bir lityum iyon pilin menzilinin sekiz katına kadar potansiyele sahiptir.

Enerji yoğunluğu birim hacim başına belirli bir sistemde saklanan enerji miktarıdır. Genelde, yalnızca kullanılabilir ya da elde edilebilir enerji miktarı göz önüne alınır. Bir başka deyişle, örneğin durağan kütlenin enerjisi ihmal edilir.

<span class="mw-page-title-main">Lityum polimer pil</span> Polimer elektrolit kullanılan Lityum-iyon pil

Lityum polimer pil veya daha doğrusu lityum-iyon polimer pil, sıvı elektrolit yerine jel polimer elektrolit kullanan, lityum-iyon teknolojisine sahip şarj edilebilir bir pildir. Bu piller, diğer lityum pil türlerinden daha yüksek özgül enerji sağlar ve mobil cihazlar, radyo kontrollü uçaklar ve bazı elektrikli araçlar gibi ağırlığın kritik bir özellik olduğu uygulamalarda kullanılır.

Alkalin pil, çinko ve manganez dioksit (Zn / MnO2) arasındaki reaksiyona bağlı olarak birincil pil türüdür.

<span class="mw-page-title-main">Metal-hava elektrokimyasal hücre</span>

Metal-hava elektrokimyasal hücre, saf metalden yapılmış bir anod ve çevre havasının harici bir katodunu, tipik olarak bir sulu elektrolit ile kullanan bir elektrokimyasal hücredir.

Carnot bataryaları, elektriği ısıl enerji deposunda depolayan bir tür enerji depolama sistemidir. Şarj işlemi sırasında elektrik ısıya dönüştürülerek ısı deposunda depolanır. Deşarj işlemi sırasında depolanan ısı tekrar elektriğe dönüştürülür.

Katı hal pili, lityum iyon veya lityum polimer pillerde bulunan sıvı veya polimer jel elektrolitler yerine katı elektrolit kullanan bir pil teknolojisidir.

Sodyum iyon pil, elektirik yükü taşıyıcıları olarak sodyum iyonlarını kullanan şarj edilebilir pildir. Çalışma prensibi ve hücre yapısı, lityum iyon pil (LIB) türleri ile benzerdir, ancak lityum yerine sodyum kullanılır. SIB'ler, eşitsiz coğrafi dağılım, yüksek çevresel etki ve lityumlu piller için gereken ancak sodyum-iyon pil türü için zorunlu olmayan lityum, kobalt, bakır ve nikel gibi birçok malzemenin yüksek maliyeti nedeniyle 2010'lar ve 2020'lerde ilgi gördü. Sodyum-iyon pillerin en büyük avantajı, sodyumun doğal bolluğudur. SIB'lerin benimsenmesine yönelik zorluklar, düşük enerji yoğunluğu ve yetersiz şarj-deşarj döngülerini içerir.

Lityum demir fosfat (LiFePO4 veya LFP pil (lityum ferrofosfat) pil; Katot olarak lityum demir fosfat (LiFePO4) ve anot olarak metalik arkalıklı bir grafit karbon kullanan bir lityum iyon pildir. Düşük maliyet, yüksek güvenlik, düşük toksisite, uzun döngü ömürleri ve diğer faktörler nedeniyle, LFP pilleri araç kullanımında, şebeke ölçeğinde yedek güç sistemlerinde yer bulmaktadır. LFP piller kobalt içermez. Eylül 2022 itibarıyla EV'ler için LFP tipi pilin pazar payı %31'e ulaştı ve bunun %68'i yalnızca Tesla ve Çinli EV üreticisi BYD üretiminden geldi. Çinli üreticiler şu anda LFP pil tipi üretiminde neredeyse tekele sahiptir. 2022'de patent sürelerinin dolmaya başlaması ve daha ucuz pillere olan talebin artmasıyla LFP tipi üretimin 2028'de lityum nikel manganez kobalt oksit (NMC) tipi pilleri geçecek şekilde artması bekleniyor.

Lityum nikel manganez kobalt oksitler (Li-NMC, LNMC veya NMC ), lityum, nikel, manganez ve kobaltın karışık metal oksitleridir. LiNixMnyCozO2 genel formülüne sahiptirler. En önemli temsilcileri, x + y + z'den oluşan geçiş metali sitesinde az miktarda 1'e yakın lityum bulunan bir bileşime sahiptir. Ticari NMC numunelerinde, bileşim tipik olarak < %5 fazladan lityum içerir. Bu gruptaki malzemeler yapısal olarak lityum kobalt(III) oksit (LiCoO2) ile yakından ilişkili katmanlı bir yapıya sahiptir ancak stokiyometride ideal bir Mn(IV), Co(III) ve Ni(II) 1:1:1 yük dağılımına sahiptir.

Alüminyum-iyon piller, alüminyum iyonlarının yük taşıyıcı olarak görev yaptığışarj edilebilir bir pil sınıfıdır. Alüminyum, iyon başına üç elektron değiştirebilir. Bu, bir Al3+ eklenmesinin üç Li+ iyonuna eşdeğer olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, Al3+ (0,54 Å ) ve Li+ (0,76 Å) iyon yarıçapları benzer olduğundan, önemli ölçüde daha yüksek sayıda elektron ve Al3+ iyonları katotlar tarafından çok az hasarla kabul edilebilir. Al, Li'nin 50 katı (23,5 megavat-saat m-3) enerji yoğunluğuna sahiptir ve bu kömürden bile yüksektir.

Potasyum-iyon pil, şarj aktarımı için potasyum iyonları kullanan bir pil türüdür ve lityum-iyon pillere analogdur. 2004 yılında İranlı/Amerikalı kimyager Ali Eftekhari tarafından icat edildi.

Polimer bazlı pil, dökme metaller yerine organik malzemeler kullanır. Metal bazlı piller, sınırlı kaynaklar, olumsuz çevresel etki ve yaklaşan ilerleme sınırı nedeniyle zorluklar yaşamaktadır. Redoks aktif polimerler, sentezlenebilmeleri, kapasiteleri, esneklikleri, hafiflikleri, düşük maliyetleri ve düşük toksisiteleri nedeniyle cazip seçeneklerdir.

Lityum manganez demir fosfat (LMFP) pil, katot bileşeni olarak manganez içeren bir lityum demir fosfat pildir (LFP). 2023 itibarıyla birden fazla şirket LMFP pilleri ticari kullanım için hazırlıyordu. Satıcılar, LMFP pillerinin üstün performans elde ederken LFP ile maliyet açısından rekabet edebileceğini iddia ediyor.

Lityum-sülfür pil bir tür şarj edilebilir pildir. Yüksek özgül enerjisi ile dikkat çekmektedir. Lityumun düşük atom ağırlığı ve kükürdün orta derecede atom ağırlığı, Li-S pillerin nispeten hafif olduğu anlamına gelir. Ağustos 2008'de Zephyr 6 tarafından en uzun ve en yüksek irtifa insansız güneş enerjisiyle çalışan uçak uçuşunda kullanıldılar.

<span class="mw-page-title-main">Akış pili</span> Akış Bataryası

Akış pili veya redoks akış pili, bir zarın iki tarafında sistemden pompalanan sıvılarda çözünmüş iki kimyasal bileşen tarafından kimyasal enerjinin sağlandığı bir tür elektrokimyasal hücredir. Hücre içindeki iyon transferi, her iki sıvı da kendi ilgili alanlarında dolaşırken zar üzerinden gerçekleşir. Hücre voltajı kimyasal olarak Nernst denklemi ile belirlenir ve pratik uygulamalarda 1,0 ila 2,43 volt arasında değişir. Enerji kapasitesi elektrolit hacminin, güç elektrotların yüzey alanının bir fonksiyonudur.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.