PAT Solar disponuje vlastní membránou pro Redox flow baterie za příznivou cenu. Redox průtokové baterie (RFB) jsou nové systémy pro ukládání elektrické energie. Koncept byl vyvinut v NASA v 70. letech a je založený na redoxních regeneračních reakcích přeměňujících chemickou energii na elektrickou energii. Jejich architektura se skládá ze zásobníku článků a samostatných dobíjecích zásobníků elektrolytů. Výkon a energetická kapacita se tedy hodnotí samostatně: Energetická kapacita je závislá na objemu elektrolytu, který lze čerpadlem vyměňovat ze zásobníků a koncentraci aktivních iontů, zatímco výkon je funkcí povrchu elektrod. Během provozu jsou elektrolyty čerpány přes zásobník článků (elektrochemický reaktor), ve kterém se elektřina vyrábí redoxní reakcí (proces, při kterém se mění oxidační číslo atomů). Tyto dva elektrolyty jsou odděleny iontově permselektivními membránami, které umožňují tok iontů, ale zabraňují promíchání kapalin. Jak ionty proudí přes membránu, v inertních elektrodách se indukuje elektrický proud. Protože RFB využívají spíše heterogenní přenos elektronů než difúzi v pevné fázi, měly by být vhodněji nazývány články než baterie.
RFB mají funkce, které z nich dělají nejlepší řešení pro ukládání energie pro užitkové a obnovitelné zdroje:
- Jsou to skutečně uzavřené systémy s regeneračními elektrolyty (které se nemusí vyměňovat).
- Inertní elektrody poskytují výjimečnou životnost cyklu (předpokládaná životnost více než 10 000 cyklů v případě lva).
- Poměr doby nabíjení/vybíjení se blíží 1/1, zatímco u běžných baterií je to 5/1.
- Po nabití zůstane elektrolyt průtokové baterie plně nabitý s nízkým samovybíjením.
- Jsou bezpečnější a škálovatelnější než lithium-iontové baterie a dokážou odolat extrémním teplotám a obdobím nečinnosti, díky čemuž se dobře hodí pro aplikace v oblasti obnovitelné energie.
- Průtokové baterie lze kromě elektrického dobíjení rychle doplnit pouhou výměnou elektrolytu.
- Mohou zvýšit skladovací kapacitu zvětšením velikosti nádrží na elektrolyt, díky čemuž jsou vhodné pro aplikace v užitkovém měřítku. Náklady na instalaci na jednotku energie klesají s rostoucími zásobníky systému
- Mohou se rychle a hluboce cyklovat, bez výrazného samovybíjení, mají rychlou reakční kinetiku s 1/1000 s nabíjecími režimy a nepotřebují „ekvalizaci“. Díky rychlé odezvě a nízkým provozním nákladům při nečinnosti se dobře hodí pro regulaci napětí a frekvence, vyrovnávání zátěže, rezervu odstřeďování.
- Mají plné až 25% vybití, zatímco hloubka olověných baterií je od plného do 50% stavu nabití.
- Mají vysokou zpáteční účinnost (65 – 75 %) ve srovnání s olověnými akumulátory (45 %).
- Mají nejnižší ekologický dopad ze všech konvenčních technologií skladování energie včetně vodních.
- Nevýhody stávajících RFB jsou nižší měrná energie (činí je těžké pro mobilní aplikace).
Mezi další vyvinuté průtokové baterie patří hybridní metalhydridové průtokové baterie. Hybridní průtoková baterie využívá jednu nebo více elektroaktivních komponent nanesených jako pevná vrstva. Protonové baterie integrují zásobní elektrodu z hydridu kovu do palivového článku s reverzibilní protonovou výměnnou membránou. Mohou být použity kovy levnější než lithium a poskytují větší hustotu energie.
Výzkum a vývoj na bateriích Organic Redox Flow (ORF) se objevil v posledních několika letech a slibuje překonat nedostatky bránící nasazení stávajících anorganických baterií (toxické a drahé elektrolytické materiály). Baterie ORF využívají udržitelné organické redoxně aktivní molekuly, bez omezení zdrojů a umožňují neomezené kombinace materiálů anoda – katoda (vodné i nevodné). ORF stále musí vyřešit problémy související s hustotou energie, cenou, radikály vyvolanými vedlejšími reakcemi, překřížením elektrolytů a omezenou životností.
Lithium-iontové baterie (Li-ion nebo LIB) jsou v současnosti oblíbené dobíjecí baterie, ve kterých se ionty lithia během vybíjení/nabíjení pohybují z negativní elektrody na kladnou. Používají se nejen pro přenosnou elektroniku (vysoká hustota energie, malý paměťový efekt a nízké samovybíjení), ale stávají se běžnou náhradou v aplikacích většího formátu za tradiční olověné baterie. Lehké lithium-iontové baterie mají tendenci být preferovány před těžkými olověnými deskami a tradičními bateriemi s kyselým elektrolytem. Chemie, výkon, životnost, bezpečnost a cena se liší. (Lithium-síra LIB slibuje nejvyšší poměr výkon/hmotnost). LIB mohou představovat bezpečnostní riziko, protože obsahují hořlavé elektrolyty a mohou být pod tlakem. Specifické náklady LIB jsou více než 450 $ / kWh.
Dobře inzerovaná baterie Tesla Lithium Ion Powerwall (chemie nikl – mangan – kobalt) stojí přes 400 $ / kWh bez instalačního hardwaru.
Příklady vyvinutých RFB jsou na bázi vanadu, polysulfidu, bromidu a uranu. RFB se zatím nerozšířily kvůli nízké energetické hustotě (70 Wh/l ve srovnání s více než 200 Wh/l u fosforečnanu lithného). Nové výzkumy uvádějí redoxní páry s vyšší hustotou energie (zinek-polyjodid, hydrogen-brom a hydrogen-bromát). I když je multimiliardový potenciál obchodu s redox průtokovými bateriemi v současnosti omezen náklady a spolehlivostí, očekává se, že specifické náklady redoxních průtokových baterií budou podstatně nižší než náklady na lithium-iontové baterie a průtokové baterie, které se stanou páteří budoucí elektrické systémy.
PAT Solar pracuje na vývoji baterie s redoxním párem elektrolytů, levnou a trvanlivou permselektivní iontoměničovou membránu. Přes naši membránu nedochází k žádnému křížovému míšení elektrolytů. Rozhodující roli při zavádění nových typů baterií budou nakonec hrát náklady na technologie skladování elektřiny. Vše tedy nasvědčuje tomu, že jsme na správné cestě.
