Что такое окислительно-восстановительный аккумулятор?

Окислительно-восстановительная батарея, также известная как батарея окислительно-восстановительного потока, представляет собой тип батареи, которая преобразует химическую энергию в электрическую энергию за счет использования хранящихся извне электропроводящих химических веществ, известных как электролиты. Редокс относится к реакции окисления-восстановления, которая представляет собой химическую реакцию, в которой атомы или молекулы одного вещества теряют электроны или окисляются, а атомы другого приобретают электроны или восстанавливаются. Это движение заряженных частиц создает электрический ток. Этот ток создается, когда электролиты перекачиваются из накопительных резервуаров, в которых они хранятся, в штабель, где вместе они производят химическую реакцию окисления-восстановления, которая создает полезный электрический ток.

Батареи Redox работают так же, как и обычные бытовые батареи. В отличие от батареи, используемой в сотовом телефоне или будильнике, окислительно-восстановительная батарея компактно не содержится в одном устройстве. Его отрицательно заряженный электролит хранится в одном внешнем резервуаре, а положительно заряженный электролит хранится отдельно в другом внешнем резервуаре. Пока эти электролиты разделены, между ними нет обмена электронами. Когда требуется электричество, электролиты закачиваются в блок, известный как пакет, где происходит реакция окисления-восстановления, в которой между ними происходит обмен электронами, в результате чего возникает электрический ток.

Есть ряд преимуществ использования окислительно-восстановительных батарей в определенных приложениях по сравнению с батарейками других типов. Одним из основных преимуществ является то, что окислительно-восстановительная батарея может накапливать очень большое количество энергии, обычно от нескольких киловатт до нескольких мегаватт, в зависимости от количества доступных электролитов. Окислительно-восстановительные батареи могут быть изготовлены с использованием нетоксичных веществ и не разряжать никаких вредных для окружающей среды веществ в процессе их эксплуатации. Они также имеют длительный срок службы, не требуют особого обслуживания и могут относительно быстро перезаряжаться.

С другой стороны, для окислительно-восстановительной батареи требуется относительно большой объем электролитов для того количества энергии, которое она производит, что делает ее непрактичной для мелкого производства электроэнергии или для использования в портативных приложениях. Сложная аппаратная настройка окислительно-восстановительного аккумулятора является еще одним недостатком. Для этого требуется такое оборудование, как резервуары, насосы для подачи электролитов в штабель, системы управления для регулирования потока электролитов и многое другое. По этим причинам окислительно-восстановительные батареи чаще всего используются в крупномасштабных приложениях или в удаленных местах вне электросети, где требуется большое количество энергии.

Например, окислительно-восстановительная батарея может подавать питание на удаленную сотовую телефонную станцию, где питание от сети недоступно и частое обслуживание будет дорогостоящим. Другое применение, для которого хорошо подходят окислительно-восстановительные батареи, - это выравнивание количества электричества, доступного от солнечных или ветряных электростанций. Солнечная энергия производится, когда светит солнце; энергия ветра производится, когда дует ветер. Производство энергии из любого из этих источников может резко упасть, поскольку неблагоприятные изменения погоды вызывают нежелательные падения доступности энергии. Окислительно-восстановительный аккумулятор может использоваться для хранения избыточного электричества при его производстве и последующего уравновешивания доступного электричества, когда погодные изменения уменьшают производство солнечной или ветровой энергии.