Tối ưu hóa và phân tích pin lưu điện dòng hydro/brom cho lưu trữ năng lượng quy mô lưới

Energy Technology - Tập 1 Số 10 - Trang 596-608 - 2013
Kyu Taek Cho1, Paul Albertus2, Vincent Battaglia1, Aleksandar Kojić2, Venkat Srinivasan1, Adam Z. Weber1
1Environmental Energy Technologies Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, 1 Cyclotron Road., Berkeley, CA 94720, USA
2Robert Bosch Research and Technology Center, 4005 Miranda Avenue, Palo Alto, CA (USA)

Tóm tắt

Tóm tắtĐối 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.

 

10.1007/s10800-011-0348-2

10.1021/cr100290v

10.1149/1.3599565

10.1039/c2ee02542f

 

10.1149/2.041208jes

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:.

10.1016/j.jpowsour.2011.12.026

10.1016/j.jpowsour.2010.08.056

10.1039/c2ee22274d

1979, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 59th ed.

 

10.1149/2.050306jes

R. F. Savinell S. D. Fritts inReport No. NASA‐CR‐177165 NASA1986;

10.1149/1.2129710

10.1016/0378-7753(88)80035-1

10.1149/2.018211jes

10.1016/j.elecom.2006.06.021

10.1149/1.3687385

 

10.1021/ja01322a016

10.1007/BF00646261

10.1149/1.2128776

A. Kusoglu K. T. Cho R. Prato A. Z. Weber Solid State Ionics­2013 DOI: in press.

10.1149/1.2100688

 

10.1016/S0378-7753(02)00062-9

E. J. Carlson P. Kopf J. Sinha S. Sriramulu Y. Yang inReport No. NREL/SR‐560–39104 2005.

 

10.1002/1099-0488(20010301)39:5<548::AID-POLB1028>3.0.CO;2-Z

10.1016/j.electacta.2006.04.011

10.1016/S0013-4686(98)00132-7

10.1021/ma2015084

 

10.1149/1.3697451

10.1016/j.memsci.2012.11.003

10.1016/j.jpowsour.2013.07.029

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

10.1021/cr020729l

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

Thông tin
Thông tin xuất bản

Energy Technology

Tập 1 Số 10

596-608

Thông tin tác giả