باتری جریان

باتری جریان یا باتری جریان ردوکس ( پس از کاهش - اکسیداسیون ) ، نوعی سلول الکتروشیمیایی است که در آن انرژی شیمیایی توسط دو جزء شیمیایی حل شده در مایعاتی که از طریق سیستم در طرف های جداگانه یک غشاء پمپ می شوند، تامین می شود. [ ۲] [ ۳] انتقال یون در داخل سلول ( همراه با جریان الکتریکی از طریق یک مدار خارجی ) از طریق غشاء رخ می دهد در حالی که هر دو مایع در فضای مربوط به خود گردش می کنند. ولتاژ سلول از نظر شیمیایی توسط معادله نرنست تعیین می شود و در کاربردهای عملی از 1. 0 تا 2. 43 ولت متغیر است. ظرفیت انرژی تابعی از حجم الکترولیت و توان تابعی از سطح الکترودها است.
باتری جریان ممکن است مانند پیل سوختی ( جایی که سوخت مصرف شده استخراج می شود و سوخت جدید به سیستم اضافه می شود ) یا مانند باتری قابل شارژ ( که در آن منبع انرژی الکتریکی باعث احیای سوخت می شود ) استفاده شود. در حالی که باتری های جریان دارای مزایای فنی خاصی نسبت به باتری های قابل شارژ معمولی با مواد جامد الکتریکی هستند، مانند مقیاس مطلق قدرت ( تعیین شده توسط اندازه پشته ) و انرژی ( تعیین شده توسط اندازه مخازن ) ، چرخه طولانی و عمر سالانه، هزینه کل مالکیت بالقوه کمتر است، همه باتری های جریان از بازده انرژی چرخه پایین تری ( 50 تا 80 درصد ) در مقایسه با باتری های لیتیوم یون سوخته میشود. این بازده انرژی پایین ناشی از نیاز به کارکردن باتری های جریان با چگالی جریان بالا ( > = 100 میلی آمپر بر سانتی متر مربع ) برای کاهش اثر متقاطع داخلی ( از طریق غشاء/جداکننده داخل هر سلول ) و کاهش هزینه های برق است. ( اندازه پشته ها ) .
در سال 2022، دالیان ، چین ، کارکرد باتری 400 مگاوات ساعتی و 100 مگاواتی جریان وانادیوم را آغاز کرد که در آن زمان بزرگترین باتری در نوع خود بود. [ ۴]
باتری جریان یک پیل سوختی قابل شارژ است که در آن یک الکترولیت حاوی یک یا چند عنصر الکترواکتیو محلول از طریق یک سلول الکتروشیمیایی جریان می یابد که به طور برگشت پذیر انرژی شیمیایی را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می کند. عناصر الکترواکتیو «عناصری در محلول هستند که می توانند در واکنش الکترود شرکت کنند یا روی الکترود جذب شوند». الکترولیت اضافی در خارج و معمولا در مخازن ذخیره می شود، و معمولاً از طریق سلول ( یا سلول ) راکتور پمپ می شود، اگرچه سیستم های تغذیه گرانشی نیز شناخته شده هستند. باتری های جریان را می توان با جایگزینی مایع الکترولیت ( به روشی مشابه با پر کردن مخازن سوخت برای موتورهای احتراق داخلی ) به سرعت "شارژ" کرد و همزمان مواد مصرف شده را برای شارژ مجدد بازیابی کرد. بسیاری از باتری های جریان از الکترودهای نمدی کربنی به دلیل هزینه کم و رسانایی الکتریکی کافی استفاده می کنند، اگرچه این الکترودها به دلیل فعالیت ذاتی کم خود نسبت به بسیاری از زوج های ردوکس، چگالی توان را تا حدودی محدود می کنند. [ ۵] [ ۶]