กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 4 นาที

แบตเตอรี่โพลีซัลไฟด์-โบรไมด์

แบตเตอรี่ โพลีซัลไฟด์ - โบรมีน (PSB; บางครั้งเรียกว่า โพ ลีซัลไฟด์-โพลี โบรไมด์ หรือ "โบรมีน-ซัลเฟอร์") เป็น แบตเตอรี่ไฟฟ้า แบบชาร์จได้ชนิดหนึ่ง ที่เก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในของเหลว...

แบตเตอรี่โพลีซัลไฟด์-โบรไมด์

แบตเตอรี่โพลีซัลไฟด์ - โบรมีน (PSB; บางครั้งเรียกว่าโพลีซัลไฟด์-โพลี โบรไมด์ หรือ "โบรมีน-ซัลเฟอร์") เป็นแบตเตอรี่ไฟฟ้า แบบชาร์จได้ชนิดหนึ่ง ที่เก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในของเหลว เช่น สารละลายในน้ำของเกลือสองชนิด ได้แก่โซเดียมโบรไมด์และโซเดียมโพลีซัลไฟด์เป็นแบตเตอรี่แบบไหลเวียน ชนิด รีดอกซ์ (รีดักชัน-ออกซิเดชัน)

ในปี พ.ศ. 2545 ได้มีการสร้างโรงงานเก็บพลังงานไฟฟ้าต้นแบบขนาด 12 เมกะวัตต์ขึ้นที่สถานีไฟฟ้าลิตเติลบาร์ฟ อร์ด ในสหราชอาณาจักร[ 1 ]ซึ่งใช้แบตเตอรี่แบบไหลโพลีซัลไฟด์-โบรไมด์ แม้ว่าโรงงานจะสร้างเสร็จสมบูรณ์แล้ว แต่เนื่องจากปัญหาทางวิศวกรรมในการขยายขนาดเทคโนโลยี จึงไม่เคยมีการใช้งานอย่างเต็มรูปแบบ[ 2 ]โรงงานสาธิตที่คล้ายกันซึ่งตั้งอยู่ที่ โรงงาน Tennessee Valley Authority (TVA) ในเมืองโคลัมบัส รัฐมิสซิสซิปปี สหรัฐอเมริกา ก็ไม่เคยสร้างเสร็จสมบูรณ์เช่นกัน

เคมี

สารละลายเกลือสองชนิดที่แตกต่างกันบรรจุอยู่ในถังแยกกันสองถัง เมื่อต้องการพลังงาน สารละลาย Na₂S₂ โซเดียมไดซัลไฟด์จะถูกปั๊มไปยังขั้วบวกและ NaBr₃ โซเดียมไตรโบรไมด์ ) จะถูกปั๊มไปยังขั้วลบ ขั้วบวกและขั้วลบ รวมถึงสารละลายเกลือที่เกี่ยวข้อง ถูกคั่นด้วยเยื่อแลกเปลี่ยนไอออน

ที่ขั้วลบ ปฏิกิริยาแอโนดคือ:

2 เอ็นเอ2เอส2เอ็นเอ2เอส4+2 เอ็นเอ++2 อี{\displaystyle 2\ \mathrm {Na_{2}S_{2}} \rightarrow \mathrm {Na_{2}S_{4}} +2\ \mathrm {Na^{+}} +2\ \mathrm {e} ^{-}}

ที่ขั้วบวก ปฏิกิริยาแคโทดิกคือ:

เอ็นเอบี3+2 เอ็นเอ++2 อี3 เอ็นเอบี{\displaystyle \mathrm {NaBr_{3}} +2\ \mathrm {Na^{+}} +2\ \mathrm {e} ^{-}\rightarrow 3\ \mathrm {NaBr} }

เมื่อดึงพลังงานออกจากระบบ โซเดียมไดซัลไฟด์จะกลายเป็นโซเดียมโพลีซัลไฟด์และโซเดียมไตรโบรไมด์จะกลายเป็นโซเดียมโบรไมด์ ปฏิกิริยานี้สามารถย้อนกลับได้เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับขั้วไฟฟ้า และเกลือเคมีในระบบจะถูกชาร์จใหม่ระบบนี้บางครั้งเรียกว่าเซลล์เชื้อเพลิง เนื่องจากขั้วไฟฟ้าไม่ได้ถูกใช้ไปในปฏิกิริยา แต่ทำหน้าที่เป็นเพียงพื้นผิวสำหรับปฏิกิริยาเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ของเหลวไม่ใช่เชื้อเพลิงที่ถูกใช้ไป แต่เป็นสารละลายเกลือที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามกระบวนการ

ประวัติศาสตร์

แม้ว่าความเป็นไปได้ในการใช้คู่รีดอกซ์โพลีซัลไฟด์และโบรมีนในแบตเตอรี่แบบไหลและแบบคงที่จะได้รับการกล่าวถึงมาก่อนแล้ว แต่โรเบิร์ต เรมิคและปีเตอร์ แอง จากสถาบันเทคโนโลยีแก๊ส (ชิคาโก) เป็นคนแรกที่สาธิต (และอ้างสิทธิ์ในสิทธิบัตร) แบตเตอรี่โพลีซัลไฟด์-โพลีโบรไมด์แบบชาร์จได้ (SBB) ในปี 1981 [ 3 ]พวกเขาได้รับทุนสนับสนุนจาก DOE สำหรับการศึกษาโดยละเอียดที่เปิดเผยว่า MoS ตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าที่เหมาะสม (แต่ยังไม่สมบูรณ์แบบ) สำหรับปฏิกิริยาขั้วลบ[ 4 ]

ในปี พ.ศ. 2530 Stuart Lichtขณะอยู่ที่สถาบันวิทยาศาสตร์ Weizmann (Rehovot ประเทศอิสราเอล) และMIT (Cambridge รัฐแมสซาชูเซตส์) ได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการละลายในน้ำที่ยอดเยี่ยมของโพแทสเซียมซัลไฟด์ เช่น อัตราส่วนโมลาร์ของน้ำต่อเกลือ 3:1 สำหรับและและต่อมาได้แสดงให้เห็นสิ่งนี้ด้วยแบตเตอรี่ซัลเฟอร์/โพลีซัลไฟด์-อะลูมิเนียม[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] อย่างไรก็ตามเคมีของโซเดียมยังคงเป็นกระแสหลักในหมู่นักพัฒนา RFB โพลีซัลไฟด์-โพลีโบรไมด์ อาจเป็นเพราะความสามารถในการละลายที่สูงกว่าของ NaBr (8.82 โมลัลที่ 20 °C) เมื่อเทียบกับ KBr (5.49 โมลัลที่ 20 °C)

ในปี พ.ศ. 2535 บริษัท National Power PLC (ก่อตั้งขึ้นในปี พ.ศ. 2533 อันเป็นผลมาจากการแปรรูปตลาดไฟฟ้าของสหราชอาณาจักร) ได้รับสิทธิบัตรดั้งเดิมของ Remick และ Ang จาก Institute of Gas Technology [ 3 ]และเริ่ม โครงการ วิจัยและพัฒนาในด้าน RFB โพลีซัลไฟด์-โพลีโบรไมด์ งานเริ่มต้นที่ National Power ดำเนินการโดย Ralph Zito [ 8 ]ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีจากงานก่อนหน้านี้เกี่ยวกับRFB Zn–Br [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]ในระหว่างการปรับโครงสร้างตลาดไฟฟ้าของสหราชอาณาจักรในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2533 สิทธิบัตรของ National Power ถูกโอนไปยัง Innogy Technology Ventures Ltd ซึ่งในปี พ.ศ. 2545 ได้กลายเป็นบริษัทในเครือของกลุ่มบริษัทRWE ของเยอรมนี บริษัท Regenesys Technologies Limited แยกตัวออกมาจาก RWE-Innogy โดยมีภารกิจในการสาธิตและทำการตลาดแบตเตอรี่แบบ RFB โพลีซัลไฟด์-โพลีโบรไมด์อย่างรวดเร็ว ซึ่งได้รับการตั้งชื่อทางการค้าว่าแบตเตอรี่ Regenesys® ภายในปี 2544 Regenesys มีพนักงานมากกว่า 70 คน และได้สาธิตชุดแบตเตอรี่ขนาด 5 กิโลวัตต์และ 10 กิโลวัตต์

ในปี 2544 กระทรวงการค้าและอุตสาหกรรมของสหราชอาณาจักรได้ให้ทุนสนับสนุนประมาณ 50% ของต้นทุนทั้งหมด 2 ล้านปอนด์ (โดยคาดว่าจะได้รับส่วนแบ่งต้นทุนจาก RWE-Innogy) สำหรับการสร้างแบตเตอรี่ Regenesys® ขนาด 100 กิโลวัตต์ที่Little Barfordในภาคกลางของอังกฤษ ติดกับโรงไฟฟ้าก๊าซพีคเกอร์ที่มีอยู่แล้วและสถานที่ตั้งกังหันลมที่เสนอไว้[ 12 ]โรงงานที่คล้ายกันนี้ได้รับการพิจารณาในโคลัมบัส รัฐมิสซิสซิปปีสหรัฐอเมริกา[ 13 ] [ 14 ]ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ โครงการริเริ่มของ Tennessee Valley Authorityอย่างไรก็ตาม การขยายขนาดจาก 10 กิโลวัตต์เป็น 100 กิโลวัตต์พิสูจน์แล้วว่ายากกว่าที่คาดไว้ หลังจากแก้ไขปัญหาทางเทคนิคหลายประการ RWE จึงตัดสินใจยกเลิกเทคโนโลยี Regenesys® ในปี 2546 ต้นทุนในการพัฒนา RFB โพลีซัลไฟด์-โพลีโบรไมด์ระหว่างปี 1990 ถึง 2547 มีมูลค่ามากกว่า 140 ล้านปอนด์[ 15 ]

นอกจากนี้ ยังมีการสำรวจความเป็นไปได้ของแบตเตอรี่โพลีซัลไฟด์-โพลีโบรไมด์อีกด้วย ในช่วงประมาณปี 2002 สถาบันเคมีฟิสิกส์ต้าเหลียน (ประเทศจีน) ได้เริ่มโครงการ SBB ของตนเอง ในปี 2004–2006 พวกเขารายงานระบบ 1 กิโลวัตต์ที่ทำงานที่ 40 mA/cm² โดยมีประสิทธิภาพพลังงานต่อรอบดีขึ้นจาก 67% เป็น 82% ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการพัฒนาวัสดุอิเล็กโทรดใหม่[ 16 ] [ 17 ]อย่างไรก็ตาม การนำ SBB ไปใช้ในเชิงพาณิชย์นั้นมีข้อจำกัดเนื่องจากความท้าทายทางเทคนิค เช่น การสะสมของกำมะถันในอิเล็กโทรดลบที่มีรูพรุนระหว่างการใช้งานในระยะยาว และความสำเร็จของแบตเตอรี่วานาเดียมรีดอกซ์โฟลว์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการสาธิต SBB ที่มีตัวแยกเซรามิกที่นำไฟฟ้า Li +และ Na +แม้ว่าเซลล์เหล่านี้จะแสดงอายุการใช้งานที่ดีเกิน 100 รอบโดยไม่มีการเสื่อมสภาพที่สังเกตได้ แต่ก็ทำงานที่ความหนาแน่นกระแสต่ำเนื่องจากความต้านทานโอห์มสูงของตัวแยก[ 18 ] [ 19 ]

ดูเพิ่มเติม

  • ส่วนของสมาคมการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเกี่ยวกับ PSB

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ แบตเตอรี่โพลีซัลไฟด์-โบรไมด์

แบตเตอรี่ โพลีซัลไฟด์ - โบรมีน (PSB; บางครั้งเรียกว่า โพ ลีซัลไฟด์-โพลี โบรไมด์ หรือ "โบรมีน-ซัลเฟอร์") เป็น แบตเตอรี่ไฟฟ้า แบบชาร์จได้ชนิดหนึ่ง ที่เก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในของเหลว...

เคมี

สารละลาย เกลือสองชนิดที่แตกต่างกันบรรจุอยู่ในถังแยกกันสองถัง เมื่อต้องการพลังงาน สารละลาย Na₂S₂ โซเดียม ไดซัลไฟด์ จะถูกปั๊มไปยัง ขั้วบวก และ NaBr₃ โซเดียม ไตรโบรไมด์ ) จะถูกปั๊มไปยังขั้วลบ ขั้วบวกและขั้วลบ รวมถึงสารละลายเกลือที่เกี่ยวข้อง ถูกคั่นด้วย เยื่อ...

ประวัติศาสตร์

แม้ว่าความเป็นไปได้ในการใช้คู่รีดอกซ์โพลีซัลไฟด์และโบรมีนในแบตเตอรี่แบบไหลและแบบคงที่จะได้รับการกล่าวถึงมาก่อนแล้ว แต่โรเบิร์ต เรมิคและปีเตอร์ แอง จากสถาบันเทคโนโลยีแก๊ส (ชิคาโก) เป็นคนแรกที่สาธิต (และอ้างสิทธิ์ในสิทธิบัตร)...

ดูเพิ่มเติม

รายการประเภทแบตเตอรี่ แบตเตอรี่แบบไหลเวียน แบตเตอรี่ (ไฟฟ้า) แบตเตอรี่ตะกั่วกรด เซลล์ไฟฟ้าเคมี วิศวกรรมไฟฟ้าเคมี เซลล์เชื้อเพลิง การเก็บพลังงาน