22 Jahre Batterieanpassung
May 31, 2021 Seitenansicht：145
Eine Durchflussbatterie ist eine Art elektrochemischer Batterie, bei der chemische Energie von zwei chemischen Komponenten bereitgestellt wird – gelöst in Flüssigkeiten, die auf zwei separaten Seiten einer Membran durch das System gepumpt werden.
In diesen Batterien wird die Energie als Elektrolyt gespeichert. Durch den Stromfluss tritt ein Ionenaustauschprozess auf, wenn beide Flüssigkeiten in ihren jeweiligen Bereichen zirkulieren. Viele Eisen-Wasser-Batterien verwenden aufgrund ihrer geringen Kosten und ausreichenden elektrischen Leitfähigkeit Elektroden aus Kohlefilz.
Diese Batterien unterscheiden sich von gewöhnlichen Batterien dadurch, dass ihr dynamisches Material aus zwei oder drei Anordnungen besteht.
Eisen-Wasser-Batterien werden nach den Prinzipien der Elektrochemie entwickelt. Aber diese Batterien haben eine niedrige spezifische Energie (was sie für vollelektrische Fahrzeuge zu schwer macht) und eine geringe spezifische Leistung (was sie für eine stationäre Energiespeicherung zu teuer macht).
Diese Lösungen werden in externen Kammern gelagert und durch einen Stapel elektrochemischer Zellen gepumpt, wo die Reduktions- und Oxidationsreaktionen an inerten Elektrodenoberflächen stattfinden. Die Zellspannung für diese Batterie bleibt 1,0 bis 2,43 Volt und wird chemisch durch die Nernst-Gleichung und die Bereiche bestimmt.
Die Wiederaufladbarkeit der Eisen-Wasser-Batterie erfolgt durch zwei in Flüssigkeiten gelöste chemische Komponenten. Diese Batterie hat eine lange Lebensdauer von mehr als 20 Jahren, so dass sie für langfristige Zwecke verwendet werden kann.
Bisher wurden viele Arten von Eisen-Wasser-Batterien entwickelt, darunter Hybridbatterien, membranlose Batterien und Redox-Batterien (Reduktion und Oxidation). Die Redox-Eisen-Wasser-Batterien sind weit verbreitet und Forscher behaupteten, dass ihre Kosten etwa 25 Dollar pro Kilowattstunde oder weniger betragen.
Vorteile
Es ist schnell wiederaufladbar.
Es hat keine schädlichen Emissionen.
Es kann über einen längeren Zeitraum (mehr als 20 Jahre) verwendet werden.
Nachteile
Es hat eine relativ niedrige Lade-/Entladerate.
Es hat eine geringe Energiedichte.
Aufgrund der Verwendung großer Membranseparatoren sind die Kosten hoch.
Trockenbügel-Wasserbatterien
Eine trockene Eisenwasserbatterie erzeugt elektrische Energie, indem sie chemische Energie in Elektrizität umwandelt. Diese Batterien haben den Elektrolyten in Form einer dicken Paste mit nur so viel Feuchtigkeit, dass Strom fließen kann.
Es ist auch eine Art elektrochemischer Batterie. Diese Batterien sind weniger flüchtig und können eine viel härtere Behandlung aushalten. Ihre Kosten sind hoch, aber das Aufladen kostet fast nichts.
Diese Batterien sind sehr umweltfreundlich, da sie keinerlei schädliche Auswirkungen haben. Im Gegensatz zu Nassbatterien verlieren Trockeneisen-Wasserbatterien ihre flüssigen Elektrolyte nicht, wenn sie zu heftig und zu schnell bewegt werden.
Die Trockeneisen-Wasserbatterie ist sehr empfindlich und kann für fast alle Ausrichtungen betrieben werden, da sie flüssigkeitsfrei ist und daher für tragbare Werkzeuge und Geräte geeignet ist.
Sein Aufbau ist einfach wie eine elektrochemische Zelle, die einen Elektrolyten (geschmolzener Zustand) und zwei Elektroden enthält, Anode (Zelle, an der eine Oxidationsreaktion stattfindet) und Kathode (Zelle, an der eine Reduktionsreaktion stattfindet).
Die Trockeneisen-Wasser-Batterien halten deutlich länger als andere akkus gleicher Größe und speichern im Allgemeinen viel mehr Energie als diese. Diese Batterien werden in großem Umfang in verschiedenen großen Anwendungen verwendet, beispielsweise beim Starten von Verbrennungsmotoren.
Die gebräuchlichsten Beispiele für Trockeneisen-Wasserbatterien sind Zink-Kohle-Batterien und Alkalibatterien.
Eisen-Wasserdurchfluss-Batterie
Eine eiserne Wasserdurchflussbatterie erzeugt Strom aus einem Paar Elektroden und einer flüssigen Elektrolytlösung. Diese Batterien sind vollständig wiederaufladbare und elektrische Energiespeicher.
Die Wirkungsgrade variieren stark mit der Chemie, dem Ladezustand und den Prozessbedingungen. Energiedichte und Leistungsdichte sind zwei der wichtigsten Merkmale eines Energiespeichersystems. Die Energiedichte für diese Batterietypen wird durch die Löslichkeit der Ionen in den Elektrolytlösungen begrenzt.
Die typischen Spannungseffizienzbereiche für Wasser-Eisen-Durchflussbatterien liegen bei 62-73%. Diese Batterien sind sehr sicher, haben eine geringe oder keine Brandgefahr und ihre Aufladeraten sind im Vergleich zu anderen Batterien sehr schnell.
Diese Batterien haben eine Lebensdauer (je nach Elektrolytchemie) von bis zu 30 Jahren. Sie haben eine kolumbische (Ladung) Effizienz von 80-98%. Mit der heutigen Technologie sind die Kapitalkosten für Flow-Batterien fast doppelt so hoch wie die Kosten für ein Lithium-Ionen-System ähnlicher Größe, aber die Kosten sinken sowohl für Lithium-Ionen- als auch für Flow-Batterie-Technologien, und es ist schwer zu sagen, wo und wann sich die Preise einpendeln werden.
Diese Batterien haben eine Energieeffizienz von 66-75% mit einem sehr geringen oder keinen Verlust an Energiespeicherung. Im Nutzbereich sind Flow-Batterien sehr günstig und für längere Entladezeiten von in der Regel mehr als sechs Stunden geeignet.
Diese Batterien haben auch einen großen Temperaturbereich für den Betrieb. Die Technologie der Vanadium-Eisen-Wasserdurchfluss-Batterie ersetzt lithium-ionen-batterien, da sie viel sicherer, skalierbarer und langlebiger ist. Außerdem gibt es viel mehr Vanadium als Lithium in der Erdkruste.
Wie man eine Wassereisenbatterie herstellt
Wasser-Eisen-Batterien verwenden Anordnungen der redoxdynamischen Materialien, die durch eine elektrochemische Zelle geleitet werden. Wassereisenbatterie ist extrem einfach zu entwickeln.
Dies kann durch einfaches Einrichten eines Systems ähnlich einer elektrochemischen Zelle zum Betreiben eines elektronischen Geräts erfolgen. Das System besteht aus zwei Elektroden Anode und Kathode.
Der Elektrolyt besteht hauptsächlich aus zwei chemischen Reagenzien, von denen eines oxidiert und das andere reduziert wird. Im System ist eine elektrische Last angeschlossen, die den Stromfluss von einer Kammer zur anderen ermöglicht.
Diese Eisen-Wasser-Batterien haben eine geringere spezifische Energie (Wattstunden pro Kilogramm), verwenden jedoch kostengünstige Reagenzien, um die Konstruktion zu vereinfachen.
Fazit
Die Eisen-Wasser-Batterien sind die beste Option für komplexe Energiemanagementsysteme, da sie die Fähigkeit haben, das System über lange Zeiträume vollständig zu entladen, ohne dass sich die Kapazität negativ auswirkt.
Das Hauptproblem bei diesen Batterien ist ihr Gewicht, da die Elektrolytkammern größer sein müssen, um eine signifikante Kapazität zu erreichen. Ihre Elektrolyte sind nicht giftig, sodass ihre Abfälle auch für andere Zwecke wiederverwendet werden können.
Vanadium-Wasser-Eisen-Durchflussbatterien weisen jedoch aufgrund der Oxide von Vanadium eine hohe Toxizität auf. Wasser-Eisen-Batterien ermöglichen auch eine große Anzahl von vollständigen Zyklen sowohl des Lade- als auch des Entladevorgangs.
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