Spørg Scientariet: Hvordan seriekobler man flowbatterier til elbiler?
more_vert
close
close

Vores nyhedsbreve

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser og accepterer, at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Spørg Scientariet: Hvordan seriekobler man flowbatterier til elbiler?

flowbatteri
En illustration af princippet for et flowbatteri, her tegnet med en celle i den elektrokemiske reaktor. Elektrolytten på hver side pumpes rundt i systemet, og de to sider i reaktoren separeres af en ion-ledende membran, tit en 'cation-exchange'-membran lignende dem, som bruges i en polymer-brændselscelle (f.eks. Nafion). Elektroderne på hver side er normalt lavet af kulfiberfilt eller kulpapir. Foto: Johan Hjelm, DTU Energi

Vores læser Jens Jacob Jørgensen har spurgt:

Jeg synes, flowbatterier lyder som et meget spændende koncept, men jeg har grublet over, hvordan man kobler disse batterier i serie – eller parallelt for den sags skyld.

I et flowbatteri er der vel en eller måske endda to væsker (elektrolytter eller ioniske væsker?), der separat skal pumpes rundt mellem tank og cellevæg og elektroder. Dvs. formentlig to relativt uafhængige pumpesystemer.

Læs også: Solcellebatterier er stadig for dyre

Men vi ved jo, at for at få en brugbar spænding (og strøm) skal der kobles en masse enkeltceller sammen både i serie og parallelt. Her tænker jeg elbiler. Eksempelvis denne – nu ved jeg så ikke, om de har lovet lidt mere, end de kan holde i ovennævnte virksomhed ...

Kan man bruge den samme pumpe til alle cellerne?

Det vil jo være ret omfattende, hvis man skulle bruge en pumpe (eller to) per celle og køre med en form for galvanisk adskillelse fra hovedopbevaringstankene.

Hvad sker der, hvis man blander/giver elektrolytterne mellem de enkelte celler elektrisk forbindelse? Ville der ikke opstå en masse lækstrømme på kryds og tværs mellem celler, som ikke burde kunne se hinanden? Jeg forestiller mig, at elektrolytter er moderat ledende, og ioniske væsker er stærkt ledende.

Jeg ved ikke, om mit spørgsmål giver mening, men eksempelvis så er de seks celler i en 12 volt-blyakummulator jo separate. Det ville næppe være godt for batteriets nettospænding/ydeevne, hvis disse celler delte samme svovlsyre (elektrolyt) i én stor blanding.

Læs også: Nyt dansk flowbatteri skal sikre bedre økonomi i solceller

Johan Hjelm, lektor på DTU Energi, svarer:

Som udgangspunkt bruger man en pumpe til hver side, dvs. én til den positive elektrolyt og én til den negative elektrolyt i den stak af seriekoblede celler, man normalt bruger i et flowbatteri, så man kan godt bruge samme pumpe til flere celler.

Men, som du rigtigt påpeger, så opstår der lækstrømme, når man kobler cellerne sammen, da cellerne deler den ionisk ledende elektrolyt.

En måde, man kan håndtere dette på, er at sikre, at der er en relativt lille og/eller lang elektrolytfyldt kanal mellem cellerne, således at modstanden gennem elektrolytten mellem cellerne bliver ret høj i forhold til den interne modstand i hver celle. På denne måde kan man minimere lækstrømmen.

Læs også: Kemikerne kæmper med holdbarheden for batterier

En konsekvens af dette er dog, at energitabet for at pumpe elektrolytten rundt i stakken stiger, så man er nødt at balancere lækstrømmen mod den stigende omkostning for at pumpe elektrolytten rundt. Det er et designparameter til stakken og ikke en balance, man foretager aktivt efterfølgende.

Lidt kontra-intuitivt så er ledningsevnen i ioniske væsker faktisk ikke så høj, som man måske forventer sig, da de normalt har høj viskositet.

En typisk ionisk væske har en ledningsevne i størrelsesordenen 10 mS/cm, som kan sammenlignes med ledningsevnen i en vandig alkalisk elektrolyt som f. eks. en 29,4 procent KOH-opløsning, som har en ledningsevne på omkring 540 mS/cm – eller en sur elektrolyt som en vandig opløsning med 30 procent H2SO4, som har en ledningsevne på omkring 730 mS/cm.

Spørg Scientariet

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til Scientariet.

Kommentarer (0)