أبطارية التدفقهو نوع من أنظمة البطاريات القابلة لإعادة الشحن والتي تتكون من عدة مكونات أساسية: كومة، إلكتروليتات، خزانات تخزين إلكتروليتات، مضخات توزيع، خطوط أنابيب، معدات مساعدة، وأجهزة مراقبة وحماية.بطاريات التدفقتتضمن المواد الصلبة الذائبة خصائص أكسدة واختزالية قوية، لذا يجب أن تكون جميع المكونات مصنوعة من مواد مقاومة للتآكل، وعادة ما تكون من البلاستيك أو بطانات مضادة للتآكل.
خزانات تخزين الإلكتروليتتُستخدم لحمل الإلكتروليتات وعادةً ما تكون مصنوعة من مواد مثلب ب,بولي فينيل كلوريد، أوعلىإن سلامة وموثوقية هذه الخزانات أمر بالغ الأهمية لأن أي تسرب قد يؤدي إلى فقدان الإلكتروليت والتلوث البيئي الشديد.
المضخة الدورة الدمويةيحرك تدفق الإلكتروليتات، مما يضمن الدورة المستمرة عبر المكدس للشحن والتفريغ. في حالة تعطل المضخة، يتم إيقاف تشغيل النظام بالكامل.نظام بطارية التدفقتوقف التشغيل. وهذا يجعل موثوقية المضخة أمرًا بالغ الأهمية. تشمل المضخات الشائعةمضخات بلاستيكية من مادة البولي بروبلينومضخات مادة البولي تترافلورو إيثيلين، مع وجود أنواع شعبيةمضخات الطرد المركزيومضخات مغناطيسية.
تشمل المعدات المساعدةالمرشحات,عدادات التدفق,أجهزة استشعار الضغط، والمبادلات الحراريةومن بين هذه المبادلات الحرارية، تلعب المبادلات الحرارية دورًا حيويًا. وعلى عكس غيرها منأنظمة تخزين الطاقةتبدد بطاريات التدفق الحرارة من خلال الإلكتروليتات، التي تحملها بعيدًا عن المكدس. باستخدام وسائط التبريد، يمكن للنظام تنظيم درجة حرارته بسهولة، مما يجعل التحكم في درجة الحرارة بسيطًا وأحد الأسباب التي تجعل بطاريات التدفق مناسبةتطبيقات تخزين الطاقة على نطاق واسع. المبادلات الحرارية عادة ما تكونمبرد بالماءأوتبريد بالهواء، باستخدام مواد مثلب ب,على، أومادة البولي تترافلورو إيثيلين.
دور الموصلات الأيونيةالأغشية في أنظمة VRFB
أغشية التبادل الأيونيهي مكونات حاسمة فيبطاريات تدفق الفاناديوم الأكسدة والاختزال (أنظمة VRFB)يجب أن تسمح هذه الأغشية بمرور البروتونات مع تقليل تقاطع أيونات الفاناديوم في حالات الأكسدة المختلفة، مما يقلل من التفريغ الذاتي ويحسن أداء البطارية.كفاءة كولومبية.
يجب أن يحتوي الغشاء المثالي علىمقاومة منخفضةوموصلية ممتازة لتقليل الخسائر الأومية ويجب أن تظهر أيضًاالاستقرار الكيميائيلتعزيز عمر دورة البطارية. يؤثر أداء الغشاء بشكل مباشر علىكفاءة,سعة، و بشكل عاممتانة البطارية.
تتضمن الخصائص الرئيسية للغشاء الموصل للأيونات الفعال ما يلي:
موصلية عالية للبروتون.
نفاذية منخفضةإلى أيونات الفاناديوم وجزيئات الماء.
متانة كيميائية فائقة.
مناسبالقوة الميكانيكيةللتشغيل على المدى الطويل.
التقدم فيمواد الغشاء
في المشهد البحثي والتطبيقي الحالي،أغشية حمض البيرفلورو سلفونيكمثلنافيون، تم تطويره بواسطةدوبونتتُستخدم على نطاق واسع نظرًا لأدائها الممتاز. ومع ذلك، فإن تكلفتها المرتفعة تحد من استخدامها على نطاق أوسع. البديل الفعال من حيث التكلفة هوغشاء بروتون إكس، تم تصنيعها بواسطةالصينجينج هوبيقدم بروتون إكس أداءً مماثلاً لـ نافيون وقد اكتسب شهرة فيتخزين الطاقةصناعة.
يواصل الباحثون استكشاف مواد غشائية جديدة تعمل على خفض التكاليف مع الحفاظ على الأداء. ومع ذلك، لا تزال العديد من البدائل تواجه تحديات من حيثالاستقرار الكيميائي,انتقائية أيونات الفاناديوم، والقوة الميكانيكيةيظل سد الفجوة بين البحث المختبري والتطبيق في العالم الحقيقي محورًا رئيسيًا للتقدمتكنولوجيا بطارية التدفق.
من خلال الجمع بين هذه الابتكارات والمزايا المتأصلة فيبطاريات التدفق، مثل قابلية التوسع والكفاءةالإدارة الحراريةمن المتوقع أن تلعب هذه التكنولوجيا دورًا مهمًا في مستقبلتخزين الطاقة المتجددة.
