Flow batteries zijn batterijen waarbij de energie houdende vloeistof (het zuur in een lood accu) in een reservoir kan circuleren dat vele malen groter is dan bij een normale accu. Flow batterijen bestaan uit 1 of 2 reservoirs met electroliet en een ‘cell stack’ of electrode batterij. De vloeistof wordt langs de electrode gepompt. De opslag capaciteit kan makkelijk worden uitgebreid door de hoeveelheid vloeistof te vergroten (goedkoop), de output (het vermogen) is afhankelijk van de hoeveelheid electroden (een duur onderdeel).
Flow battery met twee electrolieten
Het is voor de meeste doeleinden niet nodig dat de batterij helemaal leegloopt of snel moet kunnen worden opgeladen. Vaak worden hoge eisen gesteld zodat het systeem gepatenteerd kan worden en duurder kan worden verkocht. Misschien moeten studenten in Delft eens een grote lood/zuur flow battery bouwen.
Typen Flow batteries
Flow batteries maken gebruik van verschillende omkeerbare chemische reacties. De reactie in de flow battery die in de video wordt besproken is deze HCl + H2O → H3O+ + Cl− , de electroden (van ijzer en chroom) doen niet mee in de reactie. In een lood accu is de reactie H2SO4 → H+ + HSO4− en Pb + HSO4− → PbSO4 + H + + 2e − , omdat lood betrokkenis bij de reactie slijten de electrodes. De zogenaamde ‘soluble lead flow battery’ heeft deze reactie:
Deze lood flow batterij zou enorm goedkoop zijn en toont eigenlijk niet veel degradatie (van de website van Derek Pletcher):
Het voordeel van de solluble lead flow battery is dat er maar een vloeistof is die rond stroomt. Ook is de vloeistof zeer goedkoop (het is water).
Video presentatie van Deeya
Zest heeft een zink gebaseerde flow battery op basis van zink bromide.
"Unlike most batteries, ZESS electrodes don’t take part in the chemical
reactions; they are simply substrates for the reactions. That means no
loss of performance from repeated cycling that causes electrode material
deterioration. When the ZESS discharges, the metallic zinc plated on
the negative electrodes dissolves in the electrolyte and is available to
be plated again at the next charge cycle. In the fully discharged
state, it can be left indefinitely."
Er is dit jaar een bijeenkomst in Edinborough van het International Flow Batterij Forum.
Types (Wikipedia)
| Couple | Max cell voltage | Average power density (W/m2 of electrode) |
|---|---|---|
| Iron-Tin | 0.62V | <200W/m2 |
| Iron–Titanium | 0.43 | <200W/m2 |
| Iron-Chrome | 1.07V | <200W/m2 |
| Vanadium-Vanadium | 1.4V | ~800W/m2 |
| Sodium/Bromine Polysulfide | 1.54V | ~800W/m2 |
| Zinc-Bromine | 1.83 | ~1000W/m2 |
| Lead/Lead/MethaneSulfonic-Acid | 2.0V | ~1000W/m2 |
| Cerium/Zinc/MethaneSulfonic-Acid | 2.43V | <1200-2500W/m2 |
Nog een bron met info over batterijchemie
Edison Batterijen
De Edison Batterij (Nickel Iron) is niet heel efficient, maar wel enorm duurzaam. Met wat water en kalium blijven deze tot 80 jaar goed. Ik heb nog geen voorbeeld van Edison Flow batterijen gevonden, maar die zouden zeker gemaakt kunnen worden. Meer info hier. En hier. Het lijkt dat NiMH batterijen de nieuwe versie zijn, hebben hetzelfde potentiaal.