什么是锌溴电池 有什么优势

日期: 2024-07-16 02:05:11|浏览: 84|编号: 81171

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什么是锌溴电池 有什么优势

锌溴电池是一种将能量储存在溶液中的电化学体系,为单沉积液流电池,负极对的充放电产物不溶于电解液,沉积在电极上。正、负半电池间有隔膜隔开,两侧电解液均为ZnBr2溶液。电解液在储液罐与电池形成的闭环中循环的驱动力是动力泵,化学反应的驱动力是氧化还原反应电极对间的电位差。Zn-Br电池的电极反应为:

充电时,负极上沉积有锌,正极上的溴离子失去两个电子,变成单质溴。放电时与充电过程相反,负极和正极上分别生成锌和溴离子。溴溶于水,Br3-和Br5-离子分离,以Br3-和Br5-离子的形式从正极扩散到负极。当它们扩散到负极附近时,沉积的锌与它们发生反应,引起自放电。电极表面间的微孔膜阻止了溴向锌沉积物扩散,减少了电池的自放电。锌溴电池的比能量为435wh/kg。

1. 锌溴液流电池结构

锌溴液流电池主要由液路循环及辅助系统、电解液和电池堆三部分组成。电池堆为双极结构,各电池通过双极板在电路中形成串联结构,通过管泵系统将电解液并联分配到各电池中。液路并联结构在提高电池功率密度的同时,为极板间的一致性提供了保障;液路循环及辅助系统主要由储液罐、管泵、两相阀及各类传感器组成。在循环电解液的同时,实时反馈各类电池信息,如液位、温度等。

2、锌溴电池的特点

与其他电池技术相比,锌溴液流电池技术具有以下特点:

(1)锌溴液流电池能量密度高,锌溴液流电池理论能量密度可达435W.h/kg,实际能量密度可达60W.h/kg;

(2)正负极两侧电解液成分(不含络合溴)完全一致,不存在电解液交叉污染,电解液理论使用寿命无限长;

(3)电解液的流动有利于电池系统的热管理,这是传统电池难以实现的;

(4)电池的放电容量取决于电极表面的锌负载量,电极本身不参与充放电反应,放电时表面沉积的金属锌可全部溶解到电解液中,因此锌溴液流电池可频繁进行100%深度放电,且不影响电池的性能和寿命。

(5)电解液为水溶液,主要反应物为溴化锌,常用于油田钻井完井液,因此体系不易发生火灾、爆炸等事故,安全性高;

(6)所用的电极和隔膜材料主要为塑料,不含重金属,价格低廉,可回收利用,利于环保:

(7)系统整体成本较低,具有良好的商业应用前景。

3.锌溴电池的应用

设计锌溴液流电池系统时具有很大的灵活性。电池组可以根据特定应用进行定制,其中多个模块共享一个电解液容器,或者每个模块包含一个电池组、电解液罐和控制器以形成一个完整的系统。

(1)特殊应用

液流电池最适合的市场在特种领域,液流电池的优势:高效、多功能、使用寿命长、运行过程中安静等,正好适合特种工作的动力需求,液流电池利用其独特的优势,为特种装备以及海陆运输提供动力。在特种领域,液流电池相较于普通固态电池有着得天独厚的优势,使用寿命的提升,使得战场上的备件供应无需准备,同样,由于液流电池优越的运输效率,燃料消耗也急剧减少,相同距离的加油次数急剧减少,或者在偏远地区的活动时间更长,这样一来,战场上所需的车辆、人员、装备数量就急剧减少,液流电池还可以为深海探测船、无人特种部队提供动力。

(2)储能应用

锌溴电池还被证明可用于储能应用。根据桑迪亚国家实验室的一项研究,锌溴电池被认为非常适合以下四种公用事业应用:可再生能源产生的能量存储、传输设备延迟、公用事业设备分配和需求峰值降低。锌溴电池安装在配电系统中,以消除负载峰值。在高峰时段,电池组放电以减少变压器上的负载,使设备不超过额定值。电池组可以在需求较低的夜间充电。锌溴电池可以制成移动装置,这对公用事业公司有利,因为它可以移动到需要的地方。例如,移动电池组可用于在一个地区减少夏季的峰值,并在另一个地区调整秋季和冬季的负载水平和功率特性。 将锌溴电池技术与固态电力电子技术相结合,实现高质量电力输出,可用于各种电源输出,纠正间歇性电压扰动,并在瞬时和长期电流中断期间提供保护。

自然资源供给电力最常见的方式是利用风电、太阳能发电,但其缺点是可控性非常差,导致风电、太阳能发电输出的稳定性和规律性较差,对电网的运行造成很大的负担。利用锌溴电池组将不稳定的电能收集、储存,并在使用时以稳定需求的方式输出,使得太阳能发电和风电发电得到实际应用,可以同步发展。此外,锌溴电池技术的研发和生产对于一些国家电网无法普及或国家电网峰谷严重,需要备用储能设备的地区尤其有意义。溴电池可以常温下一直工作,因此可以安装在微型私人住宅、中小型商业活动区域,甚至可以在大型企业中作为储能设备,满足一切能源需求。

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