Sistem de baterii cu flux de fier tehnologie de stocare a energiei care utilizează reacții electrochimice

Cum funcționează

Electrolitul

Spre deosebire de bateriile convenționale cu electrozi solizi, IRFB-urile folosesc un design în care două soluții chimice, electrolitul, sunt ținute în două rezervoare și sunt separate printr-o membrană semi-permeabilă. Unul dintre cele două rezervoare conține ioni de fier în stare oxidată, iar celălalt conține ioni de fier în stare redusă. Această membrană servește ca o barieră între cele două soluții, permițând schimbul ionilor, menținând în același timp soluțiile separate fizic.

Funcționalitatea IRFB constă în reacțiile electrochimice care au loc în interiorul acestor celule. Când bateria este în funcțiune, două procese cheie din care tehnologia bateriei derivă cuvântul „redox”, scurt pentru „reducere” și „oxidare” au loc simultan:

Într-o jumătate de celulă, are loc o reacție chimică cunoscută sub numele de „reducere”. În timpul reducerii, se câștigă electroni, rezultând o reducere a speciilor chimice prezente. În IRFB, sarea de fier este utilizată de obicei în această semicelulă și suferă o reacție de reducere. Când bateria se încarcă, soluția de electrolit este pompată prin rezervorul care conține ionii de fier oxidați. Ionii de fier sunt apoi reduși, ceea ce stochează energie în baterie.

În cealaltă jumătate de celulă, se desfășoară o reacție chimică opusă numită „oxidare”. Când bateria se descarcă, soluția de electrolit este pompată prin rezervorul care conține ionii de fier reduși. Ionii de fier sunt apoi oxidați, ceea ce eliberează energie din baterie. În timpul oxidării, electronii se pierd, ducând la oxidarea unei alte specii chimice. Aici se poate folosi și sare de fier, dar în stare oxidată.

Membrana semi-permeabilă care separă cele două semi-celule este crucială în acest proces. Acesta permite ionilor să se deplaseze de la o semicelulă la alta, prevenind în același timp amestecarea soluțiilor chimice. Ca rezultat, ionii migrează prin membrană pentru a echilibra sarcina generată de reacțiile de reducere și oxidare.

Pe măsură ce reacțiile de reducere și oxidare progresează, în IRFB este produsă energie chimică. Această energie este stocată sub formă de specii chimice transformate de ambele părți ale membranei.

Atunci când există cerere de energie electrică, energia chimică stocată în IRFB poate fi valorificată. Acest lucru se realizează prin completarea unui circuit electric care conectează cele două semicelule. Electronii circulă prin circuitul extern de la semicelulă care suferă reducerea până la semicelulă care suferă oxidare. Acest flux de electroni constituie un curent electric, care poate fi folosit pentru alimentarea dispozitivelor electrice sau poate fi trimis în rețea.

Când bateria este încărcată, fluxul de electroni este inversat. Electronii sunt furnizați semicelulei în curs de oxidare, iar reacțiile chimice sunt conduse în direcția opusă. Acest proces restabilește speciile chimice originale, pregătind bateria pentru următorul ciclu de descărcare.