Đăng ký cập nhật tin tức hàng ngày từ CleanTechnica trên email. Hoặc theo dõi chúng tôi trên Google Tin tức!

Công nghệ pin dòng mới đã tồn tại bên lề lĩnh vực lưu trữ năng lượng, bị lu mờ bởi hàng loạt cải tiến dường như vô tận trong lĩnh vực pin lithium-ion quen thuộc. Tuy nhiên, pin dòng có thể giúp khai thác thêm năng lượng gió và năng lượng mặt trời, cùng với những lợi thế tiềm năng về chi phí thấp hơn, thời gian sử dụng dài hơn và giảm tác động đến môi trường. Một thiết bị như vậy hiện đang được thử nghiệm ở Chicago, tại trạm xăng được tái sử dụng từ những năm 1970 được trang bị các trạm sạc xe điện.

Lưu trữ năng lượng trong thời gian dài để sạc EV

Công nghệ pin dòng chảy theo nghĩa đen dựa trên khả năng tạo ra điện của hai chất lỏng chuyên dụng khi chúng chảy gần nhau, được ngăn cách bởi một màng mỏng. Ngược lại với pin lithium-ion, việc mở rộng quy mô pin dòng là một vấn đề tương đối đơn giản bằng cách tăng kích thước của thùng chứa chất lỏng (đọc tìm hiểu thêm về pin dòng chảy tại đây).

Khoa học về pin dòng chảy đã có từ thế kỷ 19, nhưng ứng dụng của nó vào quy mô lưới điện, lưu trữ năng lượng trong thời gian dài chỉ thu hút được sự quan tâm rộng rãi khi một lượng lớn điện có sẵn không liên tục - cụ thể là năng lượng gió và năng lượng mặt trời - bắt đầu được đưa vào lưới điện vào đầu những năm 2000.

Cho đến nay, pin lithium-ion đã thực hiện một công việc xuất sắc trong việc quản lý các nguồn tài nguyên không hoạt động này. Tuy nhiên, chúng chỉ kéo dài một phần của ngày. Sẽ cần nhiều kho năng lượng hơn, trong thời gian dài hơn, vì gió và mặt trời sẽ thay thế nhiều nhà máy điện hóa thạch hơn.

Trong quá trình phát triển song song, do đó, khi có nhiều xe điện chạy trên đường thì sẽ cần nhiều điện hơn để sạc xe điện, điều này cũng sẽ ảnh hưởng đến nhu cầu lưu trữ năng lượng lâu dài.

Pin dòng chảy mới với trạng thái rắn

Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đang xem xét nhiều giải pháp lâu dài khác nhau để sạc xe điện và giải pháp mới nhất thu hút sự chú ý là hệ thống pin dòng do công ty khởi nghiệp CMLu của Đức phát triển, dưới tên độc quyền SolidFlow.

Điều đó có vẻ hơi nghịch lý, nhưng cái tên này đề cập đến sự kết hợp giữa công nghệ pin dòng và công nghệ trạng thái rắn.

"Ngăn chuyển đổi năng lượng là trung tâm của công nghệ pin dòng oxy hóa khử mô-đun của chúng tôi,” CMblu cho biết.

Công ty cho biết thêm: “Cả quá trình khử và oxy hóa, các quá trình điện hóa cốt lõi, đều diễn ra trong các ngăn xếp này, mặc dù tách biệt về mặt vật lý với nhau”. “Công suất đầu ra của pin phụ thuộc vào vật liệu và diện tích bề mặt của các điện cực, cũng như động học của quá trình oxy hóa khử. Việc tăng kích thước ngăn xếp mang lại sản lượng cao hơn.”

Về thời lượng, mảng pin lithium thường kéo dài khoảng 4-6 giờ, mặc dù một số công thức mới đang tiến gần đến khung thời gian 8 giờ. CMUblu tuyên bố rằng pin dòng của nó có thể kéo dài hơn 2-3 lần trong mỗi chu kỳ so với dãy lithium-ion 4 giờ thông thường.

Sạc xe điện bằng pin dòng chảy tại một trạm xăng được phục hồi từ những năm 1970

Pin mới của CMblu đang được đưa vào thử nghiệm tại Smart Energy Plaza, trạm xăng cũ đặt tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne ở Chicago, một chi nhánh của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.

Trạm xăng được xây dựng cho phòng thí nghiệm vào những năm 1970. Được cải tạo và tái sử dụng làm Trung tâm Năng lượng Thông minh, cơ sở này được sử dụng để nghiên cứu về sự tích hợp của sạc EV với năng lượng tái tạo, hệ thống xây dựng và lưu trữ năng lượng.

“Cơ sở này có thể chứa nhiều loại thiết bị, với công suất nối lưới lên tới 2 MW và 80 kW năng lượng mặt trời có sẵn thông qua nhiều đường dẫn điện áp khác nhau trong tòa nhà (480VAC thương mại và 208VAC, 240/120VAC dân dụng và phân phối DC),” Ghi chú của Argonne.

Các đối tác thử nghiệm Argonne với Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho, với mục đích xác nhận công nghệ để sử dụng trong lưới điện siêu nhỏ có khả năng phục hồi và sạc xe điện.

“Dự án hợp tác này nhằm mục đích cải thiện lưới điện siêu nhỏ ở vùng có khí hậu lạnh và tạo ra sạc nhanh xe điện giá cả phải chăng hơn ở những cộng đồng chưa được phục vụ đầy đủ,” Argonne lưu ý và nói thêm rằng lưới điện siêu nhỏ thường được sử dụng ở các cơ sở từ xa và bệnh viện hoặc các địa điểm quan trọng khác. Bộ Quốc phòng Mỹ cũng đã áp dụng lưới điện siêu nhỏ để thay thế nhiên liệu diesel.

Pin dòng chảy để sạc EV thời tiết lạnh

Nếu bạn nắm bắt được điều đó về khí hậu lạnh, thì đó là vấn đề quan trọng cần cân nhắc đối với hệ thống lưu trữ năng lượng.

Ngoài việc xác nhận công nghệ của CMblu, hai phòng thí nghiệm quốc gia còn mong muốn thể hiện kiến ​​thức chuyên môn về pin dòng của mình. Phòng thí nghiệm Argonne và Idaho được Bộ Năng lượng lựa chọn đặc biệt để thử nghiệm.

Kevin Gering, người giữ danh hiệu, cho biết: “Công trình được trao giải này cung cấp một con đường độc đáo để thể hiện sức mạnh của INL và Argonne nhằm khám phá hiệu suất của pin dòng chảy ở nhiệt độ lạnh hơn nhiệt độ phòng, phù hợp với nhu cầu lưu trữ năng lượng ở các vĩ độ phía bắc và điều kiện mùa đông”. của nhà khoa học nhân viên xuất sắc tại INL.

Ngoài dữ liệu lưới điện siêu nhỏ được thu thập tại Smart Energy Plaza, pin SolidFlow cũng sẽ trải qua các bài kiểm tra hiệu suất tại Trung tâm kiểm tra pin INL ở Idaho, bao gồm đánh giá hiệu suất ở các nhiệt độ khác nhau.

Argonne nhấn mạnh: “Thử nghiệm nghiêm ngặt này rất quan trọng để đảm bảo độ tin cậy của công nghệ trong các môi trường khác nhau”.

Pin dòng chảy có thể giúp ích chứ không gây hại cho pin Lithium-Ion

CMLu đặc biệt quan tâm đến việc quảng bá SolidFlow như một giải pháp sạc nhanh cho nhiều xe điện cùng một lúc. Thay vì tăng lượng điện năng có sẵn từ lưới điện - điều thực tế là không thể trong một số trường hợp - pin dòng có thể được triển khai để tăng thêm dung lượng lưu trữ cho thời gian sạc cao điểm.

Pin dòng cũng có thể tận dụng mức giá thấp hơn vào giờ thấp điểm để lưu trữ năng lượng, giúp giảm chi phí sạc xe điện. Ngoài ra, việc kết nối với các tấm pin mặt trời và các nguồn năng lượng tái tạo khác tại địa phương có thể giúp giảm chi phí và cải thiện khả năng phục hồi.

Tùy thuộc vào các quy định tiện ích của địa phương, chủ sở hữu trạm sạc cũng có thể sử dụng pin dòng để bán công suất dư thừa trở lại lưới điện. CMblu lưu ý rằng hệ thống của nó được kích hoạt bằng phần mềm để tạo điều kiện thuận lợi cho các giao dịch như vậy với thị trường năng lượng bán buôn.

Mang lại lợi ích tiềm năng cho chuỗi cung ứng xe điện, pin dòng cố định sẽ giúp giải phóng nhiều tài nguyên hơn cho các ứng dụng lưu trữ năng lượng di động. Thay vì tình trạng hiện tại, trong đó lithium và các vật liệu quan trọng khác đang được chuyển sang kho lưu trữ năng lượng cố định, tất cả chúng đều có thể chảy vào chuỗi cung ứng ô tô cho xe điện.

Pin dòng chảy và tác động môi trường

Pin dòng chảy có thể xuất hiện trong xe điện một ngày nào đó, dẫu ngày đó có xa vời. Hiện tại, lưu trữ năng lượng cố định là tên của trò chơi và các bên liên quan đến pin dòng chảy đang mong muốn nhấn mạnh những lợi thế về môi trường của hệ thống pin dòng so với công nghệ lithium-ion.

Ví dụ, CMLu lưu ý rằng pin dòng không sử dụng kim loại và đất hiếm cần thiết cho các hệ thống dựa trên lithium. Chúng cũng không độc hại và không dễ cháy.

CMblu cho biết thêm: “Các chất điện phân hữu cơ của chúng tôi không chứa các vật liệu quý hiếm và các nguyên liệu thô xung đột từ hoạt động khai thác bấp bênh, có vấn đề về mặt sinh thái”. “Hơn nữa, chúng hoàn toàn có thể tái chế được.”

Ngoài việc xác nhận trong phòng thí nghiệm, Hoa Kỳ sắp có cuộc thử nghiệm thực tế về công nghệ của CMblu. Vào tháng XNUMX, Dự án điện công cộng phi lợi nhuận Salt River ở Arizona đã ký kết một dự án thí điểm pin dòng chảy để chứng minh khả năng lưu trữ năng lượng lâu dài ở khu vực Phoenix.

Pin dòng 5 megawatt đáp ứng khoảng thời gian 10 giờ được Bộ Năng lượng sử dụng để đặt ra tiêu chuẩn tối thiểu cho các hệ thống lưu trữ năng lượng trong thời gian dài.

Hệ thống Phoenix dự kiến ​​sẽ hoạt động vào tháng 2025 năm XNUMX và một dự án thí điểm bổ sung đang được tiến hành ở Milwaukee, vì vậy hãy chú ý theo dõi để biết thêm thông tin về điều đó.

Theo dõi tôi @tinamcasey trên Bluesky, Threads, Post và LinkedIn.

Hình ảnh: Bộ Năng lượng Trung tâm năng lượng thông minh ở Chicago sẽ đóng vai trò là nơi thử nghiệm công nghệ pin dòng chảy mới (được phép của Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne).

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://cleantechnica.com/2023/12/07/new-flow-battery-ev-fast-charging-critical-materials/