Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 

 

  • Как отличить хороший самозажимной клеммник от подделки
  • Почему горят ТЭНы на водонагревателях и стиральных машинах и как их заменить
  • Способы и схемы управления тиристором или симистором
  • Стрелочные и цифровые мультиметры - достоинства и недостатки
  • Что такое биодинамическое освещение
  • Устройство плавного пуска электродвигателя: назначение, устройство и принцип работы, преимущества, схема подключения
  • Электрик  

    Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные электротехнические новинки » Проточные аккумуляторы - устройство, принцип работы, перспективы использования
    Количество просмотров: 6744
    Комментарии к статье: 2


    Проточные аккумуляторы - устройство, принцип работы, перспективы использования

    Проточные аккумуляторы — аккумуляторы нового типа, представляющие собой накопители электрической энергии, отличающиеся по конструкции от традиционных аккумуляторов. В проточном аккумуляторе жидкий электролит прокачивается через ядро при помощи насосов.

    Принципиально электролит такой батареи представляет собой раствор металлических солей, способный переносить положительный и отрицательный заряды. В процессе прокачки электролита через разделенный мембраной резервуар, положительный и отрицательный электрод обеспечивают ионный обмен с электролитом и генерацию электричества в ходе окислительно-восстановительных реакций.

    В качестве электролита для проточных аккумуляторов хорошо подходит раствор серной кислоты и ванадиевой соли, тогда как электроды изготавливаются из графита (ванадиевый проточный аккумулятор).

    Суть в том, что ванадий, 23-й элемент периодической таблицы Менделеева, относится к тем немногим активным веществам, с которыми эрозию можно держать под контролем. Сегодня исследователи ищут менее дорогостоящие вещества, которые позволили бы сделать технологию проточных аккумуляторов широко доступной и недорогой.

    Проточные аккумуляторы приводятся в действие минимум - двумя мощными насосами, позволяющими получать емкости 20 кВт·ч и более. Количество жизненных циклов заряда/разряда может в принципе доходить здесь до 10000, что эквивалентно 20 годам интенсивного использования таких батарей.

    Одна ячейка способна производить разность потенциалов от 1,15 до 1,55 вольт. Как и в любой другой системе батарей, для получения нужного уровня напряжения на клеммах, достаточно соединить несколько таких ячеек последовательно.

    Удельная энергоемкость проточного аккумулятора на основе соли ванадия составляет около 40 Вт·ч/кг, то есть аккумулятор на 20 кВт·ч будет весить полтонны, приблизительно как свинцово-кислотный аккумулятор аналогичной емкости. Но жить проточный аккумулятор будет дольше, что делает его пригодным для хранения электрической энергии в больших количествах. Однако скорость потребления энергии должна оставаться умеренной.

    Устройство и принип работы проточного аккумулятора

    Электролит проточного аккумулятора физически распределен оп двум резервуарам (анодный и катодный резервуары — для анодной и катодной частей электролита), размер которых для аккумуляторов разной емкости может варьироваться. При необходимости замены ячеек на новые, допускается повторное использование электролита, что приводит к существенной экономии материалов.

    Самая же уязвимая часть проточного аккумулятора — мембрана в центре ячейки, отделяющая друг от друга соответствующие полуячейки. Проблема в том, что мембрана со временем корродирует (испытывает разрушительную коррозию), поэтому к электролиту добавляют специальные примеси, замедляющие коррозию мембраны.

    Итак, когда электролит через полуячейки прокачивается насосами в одном направлении — на электродах аккумулятора вырабатывается электричество, а когда аккумулятор необходимо зарядить, - направление прокачки электролита насосами изменяется на противоположное, то есть насосы при заряде и разряде качают электролит в разные стороны. Главное здесь — обеспечить необходимый объем ванадиевой соли.

    Наибольшие запасы ванадия на планете принадлежат Китаю, России и ЮАР. Однако основная область его промышленного применения сегодня (90%) - изготовление сплавов на основе стали.

    Тем не менее тенденция к использованию ванадия в чистой энергетике уже намечается, ведь это позволит создавать аккумуляторы большой емкости, по характеристикам превосходящие литиевые, при том вдвое более дешевые. Стандартизированные проточные аккумуляторы на мощность 250 кВт могут собираться в батареи необходимой емкости вплоть до огромных.

    Самые первые проточные аккумуляторы строились по запатентованной в 1954 году технологии, где в качестве электролита выступал хлорид титана. Технология же на основе ванадиевого электролита была разработана позже - в 1986 году, в Австралийском Университете Нового Южного Уэльса, и получила название «редокс» — Reduction-Oxidation.

    Проточный аккумулятор

    Россия пока лишь отрабатывает технологию проточных аккумуляторов в условиях лаборатории — исследует режимы и характеристики, изучает реальный потенциал системы.

    Конечно, концепция остается стандартной: окислительно-восстановительная батарея с парой емкостей для жидкого электролита, который пропускается одновременно через положительную и отрицательную полуячейки, разделенные мембраной. При движении в одну сторону, электролит заряжается, а при движении в противоположную сторону — отдает накопленную энергию.

    Объемы резервуаров варьируют, изменяя таким образом емкость аккумулятора, а для повышения токовых характеристик — увеличивают площадь мембраны между полуячейками, что позволяет повысить предельно допустимую скорость передачи энергии через батарею.

    Хотя тема проточных аккумуляторов давно набирает популярность в мире, в России ей пока не очень активно занимаются, лаборатория Сколтеха, на начало 2020 года, была единственной.

    Сейчас выявлен основной минус технологии - высокая стоимость ванадия — больше 60 долларов за килограмм оксида. Кроме того исследователи ищут более оптимальный материал для мембраны: этот недорогой материал должен уметь пропускать лишь определённые ионы, при этом быть химически стойким.

    Справедливости ради отметим, что еще в 1996 году японцы уже использовали у себя в стране подобные проточные аккумуляторы общей мощностью более 100 кВт. Сегодня уже можно говорить о достижимых мощностях в десятки мегаватт.

    По сей день такие системы применяются в Японии для стабилизации частоты переменного тока с номинальной мощностью в 60 мегаватт. Таким образом, уже сейчас перспективы проточных аккумуляторов вполне очевидны. Они хорошо подойдут для хранения электрической энергии в больших объемах, остается довести технологию до совершенства.

    Смотрите также: 10 лучших технологий аккумуляторов, зарядки и хранения энергии будущего

    Андрей Повный





    Поделитесь этой статьей с друзьями:


    Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Про гелевые аккумуляторы и их правильное использование
  • Литий-полимерные аккумуляторы
  • Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности
  • Алюминиевые аккумуляторы
  • Устройство и принцип работы аккумулятора
  • Что такое саморазряд аккумулятора
  • Химические источники тока: основные характеристики
  • Признаки неисправности стартерной аккумуляторной батареи
  • Внутреннее сопротивление аккумулятора
  • Почему взрываются аккумуляторы
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные электротехнические новинки

    Аккумулирование энергии, Аккумуляторные батареи

      Комментарии:

    #1 написал: Дмитрий Коновалов | [цитировать]

    Из-за сложности решения по прокачке реактивных жидкостей через систему и высокой стоимости пакетов элементов стоимость единицы мощности высока по сравнению с традиционными батареями. Таким образом, проточные батареи являются привлекательным решением, особенно в приложениях, где время зарядки / разрядки составляет не менее нескольких часов. Количество химических реакций, которые происходят в аккумуляторах тока, слишком велико. С коммерческой точки зрения лучше всего разработана система, состоящая только из ванадия, за которой следует система цинк-бром. В последней системе цинк металлический, так что только половина аккумулятора проточного типа. Однако увеличение емкости требует только увеличения размера цинкового элемента, и это решение столь же простое и дешевое, как увеличение размера резервуара. Главный недостаток проточных батарей - низкая удельная энергия. Но технологии постоянно развиваются. Несмотря на постоянный прогресс, достижимая объемная плотность энергии все еще ограничена, поскольку реагенты должны быть смешаны с жидким носителем, который не участвует в реакции накопления энергии. Из-за того, что половина его реагентов твердые, удельная энергия цинк-бромной батареи может быть сопоставима или немного выше, чем у свинцово-кислотной батареи. Аккумуляторы с другим химическим составом имеют меньшую удельную энергию.

      Комментарии:

    #2 написал: Сергей | [цитировать]

    Электрическую энергию трудно запасать «впрок»... Недаром переменный характер ее потребления (максимальная нагрузка сетей в часы «пик» и ночные «недогрузки») в ряде стран отражаются в тарифах на оплату электроэнергии. «Пиковая» энергия обходится существенно дороже ночной и «внепиковой». Протчоные аккумуляторы в будущем смогут облегчить задачу сохранениния запасов электричсекой энергии в ночные часы. Мне кажется, что прочточные аккумуляторы это серьезная технология, не одноневка и от нее может быть очень иного пользы.

     

    Добавление комментария
    Имя:*
    Комментарий:

    Популярные статьи:

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Яндекс Дзен

     


    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки

    Copyright © 2009-2021 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Источник иллюстраций: авторские рисунки и фотографии, электрика на стоковых фото