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液流電池技術(shù):從儲(chǔ)能電池到動(dòng)力電池
日期:2024-11-11   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_linxinru 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
電動(dòng)汽車是可持續(xù)交通的未來之星。它們有放在輪子上的大型電池倉,是高油耗、高碳排放內(nèi)燃機(jī)的替代者。

然而,電動(dòng)汽車也并非十全十美,其局限性同樣顯著。譬如有限的續(xù)航里程和對(duì)電池原材料供應(yīng)的嚴(yán)重依賴。大多數(shù)電動(dòng)汽車依賴電網(wǎng)充電,而在許多國家,電網(wǎng)仍嚴(yán)重依賴化石燃料。盡管越來越多的

電網(wǎng)正逐步接納可再生能源,電動(dòng)汽車車主也逐步采用太陽能或其他綠色能源充電,但挑戰(zhàn)依舊存在。

在此背景下,另一種技術(shù)——液流電池,或許是人們尋找的解決方案之一。

具有多重優(yōu)勢(shì)

液流電池,又稱氧化還原液流電池,是一種使用兩種流動(dòng)液態(tài)電解質(zhì)來發(fā)電的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。

據(jù)美國趣味工程網(wǎng)站介紹,這種電池設(shè)計(jì)的巧妙之處在于,兩種特殊溶液可在由薄膜分隔的兩個(gè)相鄰空間里流動(dòng)。薄膜促進(jìn)了離子的跨膜交換,同時(shí)在外部電路中催生電流,而溶液則在各自空間內(nèi)循環(huán)。這些溶液被安全地封裝在獨(dú)立的儲(chǔ)罐中,僅在需要時(shí)才被注入電池中使用。

液流電池家族龐大,涵蓋無機(jī)與有機(jī)兩大分支,設(shè)計(jì)上亦有全流式、半流式及無膜式等多種形式。與傳統(tǒng)電池不同,液流電池將能量?jī)?chǔ)存在電解質(zhì)中,而非電極材料中。

有看法認(rèn)為,繼鉛酸電池之后,液流電池是少數(shù)幾種能儲(chǔ)存可再生清潔能源的電池類型之一,并且可以100%回收而不會(huì)影響環(huán)境。

對(duì)于電動(dòng)汽車而言,液流電池帶來了多重優(yōu)勢(shì):無毒、不易燃、續(xù)航里程更長(zhǎng),以及相較于鋰離子電池更快的“加油”速度。隨著能量密度的持續(xù)提升,液流電池在固定儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。

除了在性能和安全性上超越鋰離子電池外,液流電池的擴(kuò)展性也更勝一籌:如果想儲(chǔ)存更多的能量,只需擴(kuò)大溶液儲(chǔ)罐尺寸或提升溶液濃度;如果想提供更多的電力,只需堆疊更多電池或添加新的電池組。

從概念到技術(shù)不斷實(shí)現(xiàn)突破

液流電池的概念已不再是紙上談兵。目前,這類電池已在世界各地大規(guī)模使用。奧地利CellCube公司與美國G&W電力公司攜手,已在北美部署多個(gè)液流電池項(xiàng)目。今年9月,瑞士宣布啟動(dòng)一項(xiàng)500兆瓦的液流電池項(xiàng)目,預(yù)計(jì)將成為全球最大的液流電池設(shè)施。

10月29日,瑞士電池初創(chuàng)公司Unbound Potential宣布開發(fā)一種無膜氧化還原液流電池。它不需要任何關(guān)鍵原材料,離子交換也不依賴于膜,而是通過不混溶電解質(zhì)來控制。這一創(chuàng)新使電池更耐用,所需密封面減少了90%。

亞馬遜公司表示,Unbound Potential所提供的能源存儲(chǔ)方案完美解決了其因全天候運(yùn)營模式下太陽能資源利用受限的難題,并展現(xiàn)出較強(qiáng)的長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能能力,這對(duì)于滿足其能源密集型的物流運(yùn)營需求至關(guān)重要。

35萬公里測(cè)試驗(yàn)證極高穩(wěn)定性

瑞士nanoFlowcell公司也在積極布局這一新興技術(shù)。2019年,他們搭載液流電池的QUANTiNO電動(dòng)汽車,驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性。在接近35萬公里的行駛里程中,該車?yán)塾?jì)駕駛時(shí)間超過10000小時(shí),液流電池組件展現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性,幾乎未出現(xiàn)性能退化跡象。

2022年12月,nanoFlowcell發(fā)布了QUANTiNO新款車型。據(jù)稱該車單次“加油”可續(xù)航2000公里,其液體電池儲(chǔ)存在汽車后備廂的獨(dú)立儲(chǔ)罐中,后經(jīng)優(yōu)化儲(chǔ)罐得以緊湊地融入電動(dòng)汽車車身中。

QUANTiNO使用的“油”是一種名為bi-ION的特殊液體,其“加油”方式與傳統(tǒng)燃油車相似。據(jù)介紹,bi-ION是將特制純凈水與金屬和非金屬鹽混合制成的電解質(zhì)溶液。在這種“鹽水”中,還添加了一種專門設(shè)計(jì)的能量載體的秘密分子。bi-ION的功率密度與現(xiàn)代鋰離子電池相當(dāng),但其能量密度每千克高達(dá)600瓦時(shí),是鋰離子電池的5倍。行駛過程中,電解質(zhì)儲(chǔ)罐釋放的是霧化后的水蒸氣。

盡管多家公司正在開發(fā)液流電池,但液流電池能否在電動(dòng)汽車市場(chǎng)中占據(jù)一席之地?能否真正吸引消費(fèi)者目光?答案尚待揭曉。

原標(biāo)題:液流電池技術(shù):從儲(chǔ)能電池到動(dòng)力電池 
 
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來源:鐵合金在線
 
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