Tối ưu hóa và phân tích pin lưu điện dòng hydro/brom cho lưu trữ năng lượng quy mô lưới
Tóm tắt
Đối với lưu trữ năng lượng điện quy mô lưới, pin dòng oxy hóa khử (RFBs) được coi là công nghệ đầy hứa hẹn. Bài báo này khám phá ảnh hưởng của thành phần điện phân và quá trình vận chuyển ion đến hiệu suất tế bào bằng cách sử dụng phương pháp tích hợp giữa thí nghiệm và mô hình chi phí. Cụ thể, tác động của điện trở đặc thù khu vực lên khả năng hệ thống được làm sáng tỏ đối với pin RFB hydro/brom. Dữ liệu thí nghiệm cho thấy hiệu suất rất tốt với công suất tối đa 1,46 W cm−2 và mật độ dòng điện giới hạn 4 A cm−2 trong điều kiện môi trường cho thiết kế tế bào tối ưu và nồng độ tác nhân phản ứng. Dữ liệu và kết quả mô hình chi phí cho thấy rằng nồng độ các tác nhân phản ứng RFB cao hơn không nhất thiết dẫn đến chi phí vốn thấp hơn do có sự đánh đổi giữa hiệu suất tế bào và yêu cầu lưu trữ (bể chứa). Ngoài ra, thời gian xả và hiệu suất tổng thể thể hiện các hiệu ứng phi tuyến tính lên chi phí hệ thống, với thời gian xả tối thiểu từ 3 đến 4 giờ cho thấy một sự chuyển tiếp quan trọng đến trạng thái ổn định về chi phí cho các hệ thống RFB thông thường. Các kết quả được trình bày có thể áp dụng cho nhiều loại hóa học và công nghệ RFB khác nhau và nhấn mạnh tầm quan trọng của các hiệu ứng ohmic và điện trở đặc thù khu vực liên quan đến khả năng sống còn của RFB.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
U. S. Department Of Energy Office Of Electricity Delivery & Energy Reliability Energy Storage Program Planning Document Feb.2011.
U. S. Department of Energy ARPA‐E Grid‐Scale Rampable Intermittent Dispatchable Storage (GRIDS) FOA 2010.
V. Viswanathan A. Crawford D. Stephenson S. Kim W. Wang G. Coffey E. Thomsen G. Graff P. Balducci M. Kintner‐Meyer V. Sprenkle J. Power Sources2013 DOI:.
1979, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 59th ed.
R. F. Savinell S. D. Fritts inReport No. NASA‐CR‐177165 NASA1986;
A. Kusoglu K. T. Cho R. Prato A. Z. Weber Solid State Ionics2013 DOI: in press.
E. J. Carlson P. Kopf J. Sinha S. Sriramulu Y. Yang inReport No. NREL/SR‐560–39104 2005.
P. Ridgway K. T. Cho V. S. Battaglia A. Z. Weber V. Srinivasan in220th Electrochemical Society Meeting Boston MA Oct. 2011.
Kinoshita K., 1988, Carbon. Electrochemical and Physiochemical Properties
Kinoshita K., 1992, Electrochemical Oxygen Technology
D. Rastler Electricity Energy Storage Technology Options EPRI Report 1020676 2010.
U. S. Department of Energy Hydrogen fuel cells & infrastructure technologies program; multi‐year research development and demonstration plan 2013.
P. A. Nelson K. G. Gallagher I. Bloom BatPaC (Battery Performance and Cost) Software 2012 p. available from http://www.cse.anl.gov/BatPaC/.
J. Eyer G. Corey Vol. SAND2010 ‐0815 Sandia National Laboratory 2010;
EPRI 2006 Electric Energy Storage Market Analysis Study in New York Final Report;
EPRI 2009 Energy Storage Market Opportunities: Application Value Analysis and Technology Gap Assessment.
B. James inDOE Hydrogen Annual Merit Review Crystal City VA 2010 p. http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review10/fc018_james_2010_o_web.
Geankoplis C. J., 1993, Transport Processes and Unit Operations, 136