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太阳能氧化还原液流电池（SRFC）是一种可以通过光电化学（PE）面板收集阳光来储存电力的设备。这些存储设备正吸引着科学家和研究机构越来越多的兴趣，到目前为止，它们仅在研究层面得到了开发。
这些电池必须克服的两个最大挑战，以及其他小问题，首先是它们的性能受到低效PE反应的限制，另外它们的存储容量受到固体电极物理尺寸的限制。
考虑到这一点，英国的一组研究人员开发了一种太阳能氧化还原液流电池（SRFB），该电池使用光伏单元而不是PE系统，并基于中性pH水性碘溴氧化还原对。
据其创建者称，该系统是迄今为止建造的最大的此类储能系统。
该电池包含一个25平方厘米的HJT光伏装置，该装置基于M2 Czochralski（CZ）晶片，电阻率为1-5Ωcm，厚度为130μm，放置在一个尺寸为16cmx16cmx8mm的不锈钢外框上，带有一个5cmx5cm的窗口，用于容纳光伏装置。电池层通过添加到外框每个角落的导杆固定。
科学家们解释说：“使用了两个尺寸为110mmx110mmx2.5mm的橡胶垫片和一个尺寸为65mmx65mm的框架。橡胶表面的框架切口大于光伏充电装置的有效面积，防止遮阳和直接施加压力。选择橡胶垫片是为了避免电池层之间意外导电。”
在所提出的系统配置中，光伏装置的电极连接到RFB电池的双极板，阴极连接到恒电位仪。
SRFB的示意图。图片：赫瑞瓦特大学（Heriot-Watt University），电源杂志，CC BY 4.0
研究小组对选定的氧化还原对进行了实验评估，以评估其与负责为SRFB系统充电的光伏设备工作电压的兼容性。它还分析了一种竞争性的渗透平衡中性pH水碘/溴氧化还原对组合，他们说这是SRFB的创新之处。
分析特别考虑了组合的氧化还原电位、工作电压范围和溶解度，发现它“有效地匹配”了光伏机组的运行曲线。
学者们解释说：“光伏电池和SRFB结构的对齐I-V曲线最大限度地减少了电解质的浓度过电位，并确保了在所需电位范围内的稳定运行。此外，我们对碘-溴氧化还原对电化学性能的研究表明，其具有良好的可逆性和稳定性，循环伏安法和充放电实验证明了这一点。”
实验还表明，“渗透控制电解质”通过减轻阳极电解液和阴极电解液之间的浓度梯度，提高了电池的循环可逆性和放电容量保持率。
该系统还被发现在36小时内实现了9.54%的太阳能到化学效率和3.11%的最大SOEE，据称这是迄今为止实现的单电池SRFB系统中运行时间最长的系统。
发表在《电源杂志》上的论文《一种25平方厘米的单硅基太阳能氧化还原液流电池，带有水性碘溴氧化还原对》详细描述了该装置。研究小组包括来自英国拉夫堡大学和赫瑞瓦特大学的科学家。
“考虑到商用晶体硅光伏器件的尺寸，我们预计未来的大规模SRFB系统可能由相互连接的多个独立模块组成，每个模块的有效面积在200-400cm2的范围内，”他们说，这是未来的工作方向。
（素材来自：Heriot-Watt University 全球液流电池网、全球储能网、新能源网综合） |
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