Bateria de hidrogênio-bromo - Hydrogen-bromine battery

Uma bateria de hidrogênio-bromo é uma bateria de fluxo recarregável na qual o brometo de hidrogênio (HBr) atua como eletrólito do sistema . Durante o ciclo de carga, conforme a energia flui para a pilha, o H 2 é gerado e armazenado em um tanque separado. Um produto adicional da reação química é o HBr 3 , que também é um eletrólito e é misturado no mesmo tanque que o HBr. Durante o ciclo de descarga, H 2 é consumido e energia é gerada. O H 2 é combinado novamente com o HBr 3 e o sistema retorna ao seu estágio inicial com o tanque cheio de HBr. O eletrólito não sofre degradação durante o processo e o sistema é autocontido sem emissões.

A primeira versão ampliada desta bateria, um sistema de 50KW / 100KWh, foi implantada no Parque Industrial de Rotem em Israel. Um sistema comercial beta, dimensionado em 150KW / 900KWh, será implantado em junho de 2016 por um consórcio incluindo AREVA , Schneider Electric e EnStorage.

A principal vantagem da bateria é o custo. O bromo é barato, com mais de 400.000 toneladas produzidas anualmente em todo o mundo. O custo do eletrólito é de cerca de US $ 20 / kWh. As vantagens adicionais incluem o uso de membranas baratas e alta densidade de potência em relação a outras baterias de fluxo.

Uma abordagem diferente da bateria depende do fluxo laminar para separar os dois materiais em vez de uma membrana, reagindo o bromo líquido com o gás hidrogênio para gerar eletricidade. A primeira bateria bombeava bromo sobre um cátodo de grafite e ácido bromídrico sob um ânodo poroso , junto com gás hidrogênio. O dispositivo operava em temperatura ambiente com densidade de potência máxima de 0,795 watts por centímetro cúbico. O desempenho observado correspondeu às previsões de um modelo matemático que descreveu as reações químicas. Nenhum sistema sem membrana foi ampliado, principalmente devido ao equilíbrio das questões de complexidade da planta.

Há um projeto financiado pela União Europeia em andamento que inclui a instalação de baterias de hidrogênio-bromo no aglomerado da ilha de Hinnøya . O projeto, lançado em 2019, é um sistema de energia renovável com múltiplas fontes. A entrega está prevista para 2021.

O bromo é relativamente barato, com mais de 243.000 toneladas produzidas anualmente nos Estados Unidos. A operação sem membrana reduz o custo e aumenta a vida útil da bateria.

Formulários

As baterias de fluxo redox HBr são ideais para aplicações que requerem ciclos de descarga diários por longos períodos de descarga (ou seja, 6 a 12 horas por dia) para uma implantação relativamente longa (ou seja, 10 a 20 anos). As aplicações típicas incluiriam integração de energias renováveis, adiamento de investimentos em infraestrutura, gerenciamento de pico e micro redes.

Especificamente para energias renováveis, o armazenamento de energia de baixo custo é necessário para permitir fontes de energia renováveis com produção variável e até intermitente, como energia solar e eólica . O armazenamento protege a saída variável da fonte renovável, permitindo que tais fontes sejam consideradas energia de linha de base. Entre as desvantagens de uma bateria de fluxo H2-Br2 estão a baixa densidade de energia (menor do que a das baterias de íon-lítio) e um equilíbrio complexo da planta. Essas desvantagens evitam o uso de baterias de fluxo H2-Br2 em aplicações de transporte. O próximo estágio no desenvolvimento da bateria de fluxo de hidrogênio-bromo é a bateria de fluxo de hidrogênio-bromato.

"Performance Evaluation of a Regenerative Hydrogen-Bromine Fuel Cell", Haley Kreutzer, Venkata Yarlagadda e Trung Van Nguyen, J. Electrochem. Soc. 2012 volume 159, edição 7, F331-F337

Vantagens

Para a produção de uma bateria de fluxo redox de HBr, não são usados metais raros como o lítio e o cobalto .

Referências

  • Tolmachev, Yuriy V .; Piatkivskyi, Andrii; Ryzhov, Victor V .; Konev, Dmitry V .; Vorotyntsev, Mikhail A. (2015). "Ciclo de energia baseado em uma bateria de fluxo aquoso de alta energia específica e seu uso potencial para veículos totalmente elétricos e para conversão direta de energia solar em química". Journal of Solid State Electrochemistry . 19 (9): 2711–2722. doi : 10.1007 / s10008-015-2805-z .
  • Mody, Cyrus CM (2016). "A história pouco conhecida da desventura de Jack Kilby na energia solar". Espectro IEEE . 53 (10): 50–55. doi : 10.1109 / MSPEC.2016.7572539 .
  • https://www.elestor.nl/projects/