mdh.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Flow batteries: Status and potential
Mälardalen University, School of Sustainable Development of Society and Technology.
2011 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 30 credits / 45 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

New ideas and solutions are necessary to face challenges in the electricity industry. The application of electricity storage systems (ESS) can improve the quality and stability of the existing electricity network. ESS can be used for peak shaving, instead of installing new generation or transmission units, renewable energy time-shift and many other services.

There are few ESS technologies existing today: mechanical, electrical and electrochemical storage systems. Flow batteries are electrochemical storage systems which use electrolyte that is stored in a tank separated from the battery cell.

Electrochemistry is very important to understand how a flow battery functions and how it stores electric energy. The functioning of a flow battery is based on reduction and oxidation reactions in the cell. To estimate the voltage of a cell the Nernst equation is used. It tells how the half-cell potential changes depending on the change of concentration of a substance involved in an oxidation or reduction reaction.

The first flow battery was invented in the 1880’s, but was forgotten for a long time. Further development was revived in the 1950’s and 1970’s.

A flow battery consists of two parallel electrodes separated by an ion exchange membrane, forming two half-cells. The electro-active materials are stored externally in an electrolyte and are introduced into the device only during operation.

The vanadium redox battery (VRB) is based on the four possible oxidation states of vanadium and has a standard potential of 1.23 V. Full ionic equations of the VRB include protons, sulfuric acid and the corresponding salts. The capital cost of a VRB is approximately 426 $/kW and 100 $/kWh.

Other flow batteries are polysulfide-bromine, zinc bromine, vanadium-bromine, iron-chromium, zinc-cerium, uranium, neptunium and soluble lead-acid redox flow batteries.

Flow batteries have long cycle life and quick response times, but are complicated in comparison with other batteries.

Abstract [sv]

Nya idéer och lösningar är nödvändiga för att möta utmaningarna i elbranschen. Användningen av elektriskt lagringssystem (ESS) kan förbättra kvalitén och stabiliteten av det nuvarande elnätet. ESS kan användas till toppbelastningsutjämning, istället för att installera nya produktions eller kraft överförnings enheter, förnybar energi tidsförskjutning och många andra tjänster.

I dagsläget finns det få olika ESS: Mekaniska, elektriska och elektrokemiska lagringssystem. Flödesbatterier tillhör kategorin elektrokemiska lagringssystem som använder sig utav elektrolyt som är lagrad i en tank separerad från battericellen.

För att kunna förstå hur flödesbatteriernas funktioner och på vilket sätt som dem lagrar elektriskt energi är det viktigt att kunna elektrokemi. Flödesbatteriernas funktion är baserad på reduktions och oxidations reaktioner i cellen. Nernsts ekvation används för att kunna uppskatta voltantalet i en cell. Nernsts ekvation säger hur halvcell potentialen ändras beroende av ändringen av koncentrationen av ämnet involverat i oxidations eller reduktions reaktionen.

Det första flödesbatteriet uppfanns 1880-talet, men blev bortglömt under en lång tid. Vidare utveckling förnyades under 1950 och 1970-talet.

Ett flödesbatteri består utav två parallella elektroder som är separerade utav ett jonbytes membran vilket formar två halvceller. Dem elektroaktiva materialen är lagrade externt i elektrolyt och är införs bara i anordningen under användning.

Vanadium redox batteriet (VRB) är baserat på dem fyra möjliga oxidations tillstånden av vanadium och har en standard potential på 1.23 V. Fullt joniska ekvationer av VRB inkluderar protoner, svavelsyra och deras motsvarande salter. Kapitalkostnaden av ett VRB är ungefär 426 $/kW och 100 $/kWh.

Det finna andra flödesbatterier som är polysulfide-brom, zink-brom, vanadium-brom, järn-krom, uran, neptunium och löslig blysyre redox flödesbatterier.

Flödesbatterier har en lång omloppstid samt en snabb svarstid men är komplicerade jämfört med andra batterier.

Place, publisher, year, edition, pages
2011. , 61 p.
Keyword [en]
Electric energy storage systems, flow batteries, vanadium redox battery
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:mdh:diva-12975OAI: oai:DiVA.org:mdh-12975DiVA: diva2:439493
Subject / course
Energy Engineering
Presentation
2011-06-21, 04:02 (English)
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2011-10-21 Created: 2011-09-08 Last updated: 2011-10-21Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Flow batteries - Dominik Dumancic(3496 kB)2586 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3496 kBChecksum SHA-512
ad09062fef2f2686d8d16195b21a9a1c9ec7362e41c0a96cd3ef7c4aa044caecbd95f60e994e9b8a7862a20c290a4e50ab74c2256edb43fb2b4ca7688f00bb38
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Dumancic, Dominik
By organisation
School of Sustainable Development of Society and Technology
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 2586 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 725 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf