TR201808399T4 - Elektrik enerjisinin büyük ölçekli depolanması için daha iyi hale getirilmiş teknik tertibat. - Google Patents

Elektrik enerjisinin büyük ölçekli depolanması için daha iyi hale getirilmiş teknik tertibat. Download PDF

Info

Publication number
TR201808399T4
TR201808399T4 TR2018/08399T TR201808399T TR201808399T4 TR 201808399 T4 TR201808399 T4 TR 201808399T4 TR 2018/08399 T TR2018/08399 T TR 2018/08399T TR 201808399 T TR201808399 T TR 201808399T TR 201808399 T4 TR201808399 T4 TR 201808399T4
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
sodium
alkali metal
sulfur
ceramic
barrel
Prior art date
Application number
TR2018/08399T
Other languages
English (en)
Inventor
Übler Christoph
Bender Dietmar
Huber Günther
Fischer Andreas
Schube Bernd
Atherton Glyn
Stackpool Francis
Dustmann Cord-Heinrich
Original Assignee
Basf Se
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Basf Se filed Critical Basf Se
Publication of TR201808399T4 publication Critical patent/TR201808399T4/tr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/251—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for stationary devices, e.g. power plant buffering or backup power supplies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4214—Arrangements for moving electrodes or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/138—Primary casings; Jackets or wrappings adapted for specific cells, e.g. electrochemical cells operating at high temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562—Solid materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
    • H01M10/3945—Sodium-sulfur cells containing additives or special arrangements in the sodium compartment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
    • H01M10/3954—Sodium-sulfur cells containing additives or special arrangement in the sulfur compartment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
    • H01M10/3963—Sealing means between the solid electrolyte and holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/654—Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/40—Combination of fuel cells with other energy production systems
    • H01M2250/405—Cogeneration of heat or hot water
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • H01M2300/0071—Oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Buluş, bağımsız İstemler 1 ve 9'un konusu ile tanımlanmıştır ve enerjinin büyük ölçekli depolanması için daha iyi hale getirilmiş bir teknik tertibat ile ve elektrik enerjisinin bu tertibat vasıtasıyla depolanması ve taşınması için öngörülen bir yöntem ile ilgilidir.

Description

TARFNAME ELEKTRIK ENERJISININ BUYUK 'OLÇEKLI DEPOLANMASI içiN DAHA iYi HALE GETIRILMIS TEKNIK TERTIBAT Bulus, bagimsiz Istemler 1 ve @un konusu ile tanimlanmistir ve enerjinin büyük Ölçekli depolanmasi için daha iyi hale getirilmis bir teknik tertibat ile ve elektrik enerjisinin bu tertibat vasitasiyla depolanmasi ve tasinmasi için öngörülen bir yöntem ile ilgilidir.
Elektrik enerji üretimi, fosil yakitli santrallerde C02 üretimi ile baglantilidir ve böylece sera etkisi üzerinde önemli bir etkisi bulunmaktadir. Ornegin rüzgar, günes, jeotermal veya hidrogüç gibi yenilenebilir enerji tasiyicilarina dayali enerji üretimi bu dezavantaji önlemektedir. Ancak, bu yenilenebilir enerji tasiyicilari zaman bakimindan istenildigi gibi yük profiline uygun sekilde kullanilamamaktadir. Ayrica, icabinda, enerji üretiminin yapildigi yer, enerji ihtiyacinin bulundugu yerden farkli olabilmektedir. Sistem kaynakli olan bu dezavantaji kompanze etmek için, üretilen enerjinin depolanmasi, tamponlanmasi ve icabinda bir de tasinmasi gerekmektedir.
Mesela rüzgar türbinleri, günes enerji sistemleri gibi yenilenebilir kaynaklardan elde edilebilen enerji sürekli olarak olusmamaktadir. Ihtiyaç ile kullanilabilirlik uyum içerisinde degildir. Sadece yenilenebilir enerjilere dayanan ve yine de stabil olan bir elektrik sebekesi bu sinir kosullari altinda mevcut olamamaktadir. Bu dalgalanmalarin uygun maliyetli ve enerji verimliligine sahip, çok verimli sistemler ile kompanze etme ve Dünya üzerinde nüfusu az olan çogu bölgede, örnegin sahrada, adada veya "off- shore"da, cografi, iklimsel veya jeolojik sinir kosullari nedeniyle, rüzgar gücü, günes enerji sistemleri ve jeotermal santraller vasitasiyla rüzgardan, günesten veya jeotermal isidan pekala da verimli bir sekilde elektrik akimi üretme potansiyeli mevcuttur. Ancak, günümüzde bu enerjinin tüketimin yüksek oldugu bölgelere tasinmasi için kullanilacak teknik yöntemler eksiktir. Geleneksel hat sistemleri, sebeke kayiplarindan ve sebeke genisletme maliyetlerinden dolayi, sinirlidir. Yerinde üretilen elektrik enerjisinin hidrojene dönüstürüldügü ve ardindan bir yakit hücresinin içerisinde elektrige dönüstürüldügü hidrojen teknolojisi, yuvarlak hesapla % 20 mertebesinde olan bir toplam verimlilik orani ile çekici degildir, çünkü hidrojenin tasinmasi ve sivilastirilmasi, enerjinin büyük bir kismini tüketmektedir.
Büyük miktarlarda elektrik enerjisinin depolanmasi, tipki elektrik enerjisinin büyük mesafeler üzerinden tasinmasi gibi, günümüze kadar sadece tatmin etmeyen ölçüde çözülmüs olan bir sorunu teskil etmektedir. Su anda, elektrik enerjilerinin depolanmasi için, büyük ölçekli pompaj depolamali santraller kullanilmakta olup onlarda, suyun jeodezik yükseklik farkinin potansiyel enerjisi, elektrige dönüstürme için kullanilmaktadir.
Ancak, böyle pompaj depolamali santrallerin yapisi, tarimsal ve ekolojik sinir kosullar nedeniyle sinirlidir. Havanin sikistirilmasinin, enerji depolamasi için kullanildigi basinçli hava depolamali santraller, onlarin verimliliginin nispeten az olmasindan dolayi, sinirlidir.
Mesela süper-kapasitör veya volan gibi baska enerji depolama sekilleri de baska hedef pazarlara yönelik olmaktadir (kisa süreli depolama). Bunlara en yakin olanlar, çesitli konseptlerde teknik olarak gerçeklestirilen bataryalardir.
DE-A-2635900,den, anot olarak en az bir erimis alkali metali ve elektrokimyasal olarak tersine çevrilebilir sekilde anodik reaksiyon katilimcisi ile reaksiyona girebilen bir katodik reaksiyon katilimcisini ihtiva eden bir batarya bilinmektedir. Katodik reaksiyon katilimcisi, erimis polisülfit tuzlarindan ya da erimis sülfürden ve erimis sülfür ile doyurulmus polisülfit tuzlarindan olusan bir iki fazli kütleden olusmaktadir. Bu batarya ayrica, anodik ile katodik reaksiyon zonu arasinda kütle nakli için katyon geçirgen blokaj tabakalarina sahiptir.
DE-A-2610222tden, birden fazla sültür-sodyum-hücrelerinden olusan bir batarya bilinmekte olup burada her hücre 1), sülfürden, fosfordan veya selenden ya da bu elementlerin alkalik tuzlarindan çalisma sicakliginda sivi olan bir katodik reaksiyon maddesi 2) bulunan bir katodik bölümü, bir alkali metalden, özellikle sodyumdan olusan, çalisma sicakliginda sivi olan anodik reaksiyon maddesi ihtiva eden en az bir kati madde elektrolik borusunu ve yani sira anodik reaksiyon maddesinin bir rezervini ihtiva eden bir anodik kabi 3) ihtiva etmektedir.
EP-A-116690tdan, birden fazla sodyum-sülfür bataryanin modüller halinde birbirine baglanarak bir enerji depolama sistemi haline getirilmesi bilinmektedir.
Bu bataryalarin ortak özelligi, onlarin, kapali sistem olarak, enerji depolama bakimindan, bataryanin içinde bulunan reaktantlar (redoks partnerleri) tarafindan sinirlandirilmis olmasidir. Bu sinirlandirma, akis bataryasi tarafindan ortadan kaldirilmaktadir. Bu batarya konseptinin temelini, sivi olan, çözücülerden ve metal tuzundan olusan elektrolitlerdir. Klasik bataryanin sinirli stok hacmi, reaktantlari bulunan ikinci depolama kaplari ile büyütülmektedir.
DE-A-2927868iden, yari geçirgen olan bir iyon degistirici membrani tarafindan birbirinden ayrilmis olan bir anot- ve bir katot bölümü bulunan bir elektro-kimyasal hücre içerisinde elektrik enerjisinin depolanmasi ve salinmasi için öngörülen bir akis bataryasi bilinmekte olup burada anot bölümü, bir anolit çözeltisi denilen, büyük ölçüde anolitik çözeltisi içerisinde çözülmüs halde kalan ve oksitlenmis halinden yine indirgenebilen bir oksitlenebilir bilesik ile beslenmektedir, oksitlenmis anolit çözeltisi, anolit bölümünden tahliye edilmektedir ve oksitlenmis anolit çözetisi depolanmaktadir. Ayni zamanda, katolit bölümü, bir katolit çözeltisi, büyük ölçüde katolit çözücüsünün içinde çözülmüs halde kalan ve indirgenmis halinden yine oksitlenebilen bir indirgenebilir bilesik ile beslenmektedir. Anolit- ve katolit çözeltisi, birbirine uygun olan iki kabin içinde saklanabilmektedir ve devridaim pompalari ile anot- ile katot bölümünün içinden dolastirilabilmektedir. Katot çözeltisi örnegin alti degerlikli krom ve anolit çözeltisi iki degerlikli krom ihtiva edebilmektedir. kombinasyonu yoluyla elektrik enerjisinin kazanilmasi için öngörülen bir sistem bilinmekte olup söz konusu bu sistemin özelligi, onun, sodyum ve sülfür için öngörülen komsu alanlari bulunan, sodyum iyonlari için geçirgen olan bir diyafragmaya, sodyumun hücre disinda depolanmasi için bir kaba, sodyumun depolama kabindan yakit hücresine tasinmasi için öngörülen hatlara, sülfürün hücrelerin disinda depolanmasi için öngörülen bir kaba ve sülfürün depolama kabindan hücreye tasinmasi için öngörülen hatlara sahip olmasidir. Hücreler örnegin elektriksel olarak seri baglanmis olabilmektedir. için öngörülen, matris seklinde olan iki veya daha fazla silindir ile çalistirilmasi bilinmektedir. baglanmis olan harici bir sülfür depolama tanki ile çalistirilmasi bilinmektedir.
Onlarda bir sodyum kabi ile bir sülfür kabinin üst üste düzenlenmis oldugu sodyum-sülfür- Bilinen sodyum-sülfür-bataryalarda ve onlarin akis bataryasi halindeki uygulamalarinda, sodyum ve sülfür eduktlarinin içine depolanmis olan enerji miktarinin içeri beslenmesi ile sodyum ve sülfürün, sodyum sülfit veya sodyum polisülfitler olusturularak dönüstürülmesi yoluyla desarji, zaman ve yer bakimindan akuple edilmis halde gerçeklestirilmektedir.
Bulusa, redoks partnerlerine, özellikle alkali, özel olarak sodyum ve örnegin sülfüre dayali olarak, bir elektro-kimyasal santral için daha iyi hale getirilmis olan bir tertibati ve daha iyi hale getirilmis bir yöntemi saglama görevi temel teskil etmistir.
Bulus, bir redoks çiftini olusturan ve birbirinden ayri halde mevcut bulunan A ve S maddeleri vasitasiyla elektrik enerjisinin depolanmasi için öngörülen bir tertibat ile ilgili olup burada a) tertibat, A ve S maddelerini ihtiva etmektedir, b) A ve S maddeleri birbirinden ayri halde, üst üste düzenlenmis olan beher bir kabin (BA ve BS) içerisinde ihtiva edilmektedir, C) burada kaplar (BA ve BS), katyonlar için geçirgen olan bir kati elektrolit (E) vasitasiyla birbirine baglanmistir, d) burada kaplar (BA ve BS) bir üst kabin içinde ihtiva edilmektedir, burada tertibat, bir kati elektrolit (E) vasitasiyla birlestirilmis kaplari (BA ve BS) ihtiva eden en az iki üst kabi ihtiva etmektedir, burada alkali metal, eriyik olarak mevcut bulunmaktadir ve alttan kapali olan ve elektrolit (E) tarafindan olusturulan en az bir seramik borunun iç kisminda tutulmaktadir ve her bir seramik borunun iç kismi her seferinde bir yükselen boru üzerinden, onun üzerinde yatan alkali metal kabi içerigi ile iletisim halinde olmaktadir, burada yükselen boru, yukaridan, kabin (BA) içindeki alkali metalin içine dalmaktadir.
Bulusa göre, A maddesi bir alkali metaldir, özellikle sodyumdur ve 8 maddesi sülfürdür.
Elektrolit (E) vasitasiyla birbirine baglanmis olan kaplar (BA ve BS), bir hücreyi teskil etmektedir; tercih edilen bir uygulama seklinde, bu hücre, fiçi (bundan böyle fiçi hücre denilecektir) halinde mevcut bulunmaktadir.
Bulus, ayrica, bir elektro-kimyasal reaktör kullanilarak elektrik enerjisinin depolanmasi ve salinmasi ve opsiyonel olarak tasinmasi için öngörülen bir yöntem ile ilgili olup söz konusu bu yöntemin özelligi, A maddesi olarak bir alkali metal, özellikle sodyum ve S maddesi olarak sülfür ile bulusa göre olan bir tertibatin kullaniliyor olmasidir.
Bir elektro-kimyasal santralde elektro-kimyasal enerjinin tasinmasi ve salinmasi için bir yöntem olup bir enerji ihtiyacinin oldugu yerde 1.) Yüksek derecede saf sivi sülfürü bulunan en az bir depolama kabinin (BS) ve yüksek derecede saf olan sivi alkali metali bulunan bir depolama kabinin (BA) saglanmasini En az bir elektro-kimyasal alkali metal/sülfür hücresinin saglanmasini, burada bu hücre her seferinde en azindan asagidaki bilesenleri kapsamaktadir: 2.1 sivi alkali metali almasi için bir anot bölümü (A) 2.2 bir sivi sülfürü almasi için bir katot bölümü (K), burada 2.3 bölümler (A ile K), hücrenin çalisma sicakliginda alkali metalin oksidasyonu yoluyla olusturulan katyonlar için geçirgen olan bir kati elektrolit (E) tarafindan ayrilmistir, 2.4 alkali metalin sülfür ile reaksiyonu yoluyla üretilen elektrik akimi için öngörülen bir dis elektrik devresinin kapatilmasi için öngörülen elektrotlar Depolama kabinin (BA) anot bölümüne (A) ve depolama kabinin (BS) katot bölümüne (K), sivi alkali metal anot bölümünün (A) içine ve sivi sülfür katot bölümünün (K) içine beslenecek sekilde baglanmasini Dis elektrik devresinin, alkali metalin oksidasyonu, katot bölümünün (K) içinde alkalisülfitlerin olusturulmasi ve akim akisi altinda kapatiliyor olmasini, Katot bölümünün içinde olusturulan alkali sülfitlerin disari çekilmesini ve bir depolama kabinin (BAS) içinde toplanmasini, Depolama kabinin (BAS) içinde toplanan alkalisülfitlerin, enerji kullanilabilirliginin yüksek oldugu ve elektro-kimyasal hücrenin içinde elektroliz yapilarak sülfür ve yüksek derecede saf sodyumun olusturulacagi bir yerde bulunan bir ikinci elektro- kimyasal hücreye tasinmasini, Adim 6'da kazanilan sülfür ve alkali metal bilesenlerinden en az bir tanesinin, enerji ihtiyacinin oldugu bir yere tasinmasini ve elektrik jeneratörü olarak baglanmis olan bir elektro-kimyasal santralin içine beslenmesini kapsamaktadir, özelligi, bulusa uygun olan bir tertibatin kullaniliyor olmasidir.
Redoks partnerleri Tercih edilen bir uygulamada, sodyum ile sülfürün redoks potansiyeli kullanilmaktadir.
Asagida, özel olarak farkli bir sey belirtilmedigi sürece, özellikle sodyum-/sülfür sistemine atifta bulunulacaktir. Diger sistemler için, bu uygulamalar benzer sekilde veya uzman için isbu bulusun mevcut tarifnamesine dayali olarak alisilmis olan sekilde geçerlidir. Sayet referans numaralari belirtilmis ise, bunlar, ekli sekillerdeki özel uygulama sekillerine dayali olarak özel olarak ve detayli biçimde açiklanacaktir.
Pozitif elektrot Sülfür elektrot, enerji deposunun arti tarafini olusturmaktadir. Bu arti kutbu, sülfür/sodyum polisülfit ile emprenye edilmis olan bir tabakaya benzer karbon yapi, özellikle uygun bir keçe veya nonwoven tarafindan olusturulmaktadir. Karbon elektrotlar, es merkezli olarak, seramik elektrolit borusunun etrafina düzenlenmistir. iletken olmayan, açik gözenekli bir mesafe tabakasinin entegre edilmesi sayesinde, karbon elektrotun, seramik elektrolit ile dogrudan temasi önlenmektedir. Böylece, sodyum içermeyen, iletken olmayan sülfürün, seramik elektrolitin üzerine yatmasi ve elektrik akisini sinirlandirmasi önlenmektedir. Karbon elektrotlar, akim kollektörlerinden olusan bir sistem (15) üzerinden, fiçi hücrenin tabaninda bulunan baraya, düsük ohm ile elektrik iletken sekilde baglanmistir.
Tercih edilen bir uygulama seklinde, katot bölümünün içindeki sivi sülfüre, bir iletken katki eklenmektedir. Selen, tetrasiyanoetilen, grafit ve karbon karasi, tercih edilen iletken katkilardir.
Katot bölümünün içinde olusan alkali metal sülfitler, alkali metal sülfit ve/veya ilgili polisülfitleri, özellikle Formel Mzsx ile gösterilen polisülfitleri, ki söz konusu formülün içerisinde x > 2 olan bir sayiyi temsil etmektedir, özellikle NaZSx sodyumpolisülfitleri kapsayabilmektedir.
Negatif elektrot Negatif elektrot için malzeme olarak, bulusa göre alkali metaller, özellikle sodyum, kullanilmaktadir.
Elektrolit Elektrolit, tercih edilen bir uygulama seklinde, tercihen, tercihen MgO veya Li20 ile, stabilize edilen ß-alüminyumoksititen veya ß" alüminyumoksititen olusmaktadir.
Ozellikle tercih edilen bir uygulama seklinde, elektrolit olarak seramikler kullanilmaktadir.
Seramikler için malzeme olarak, onlarin bilesiminin EP-A 0 553 4007de belirtilmis oldugu mesela NASICON® gibi seramik malzemeler söz konusu olmaktadir. Seramik olarak adlandirilan seramik de özellikle tercih edilen bir seramiktir. Sodyum-iyonlarini ileten camlar da ve ayrica zeolitler ve feldspatlar da uygundur. Ancak, sodyum-beta"- alüminyumoksit, sodyum-beta-alüminyumoksit, sodyum-beta/beta"-alüminyumoksit tercih edilmektedir. Sodyum-iyonlarini ileten seramikler, alt taraftan, alttan kapali. üstten açik, tercihen ince duvarli olan borulardir (Sekil 2, (7). Sayisi en az 1 maksimum 200'dür, tercih edilen bir uygulama seklinde 50 - 150*dir. Tercihen, çapi 20 ila 50 mm ve uzunlugu tercihen 0,5 m ila 2 m olan seramik borular kullanilmaktadir. Duvar kalinligi 0,5 mm ile 3mm arasindadir, tercihen 1,5 mm ile 2 mm arasindadir. Sodyum iyonlarini ileten seramik borular tercihen alt fiçinin fiçi kapagina (Sekil 2, 8) sabitlenmistir, boylece onlar, yukaridan, sülfür fiçisinin içeriginin içine sarkmaktadir. Onlar, bir elektriksel paralel baglantida çalistirilmaktadir.
Elektrik üretimi Alkali metal sülfür reaktörünün içerisinde elektrik üretilirken, anot alaninin içerisinde alkali metal, elektrolitte (E) oksitlenmektedir, bu esnada olusan alkali metal katyonlari, elektrolitin (E) yari geçirgen duvarinin içinden geçerek katot bölümünün içine gitmektedir ve orada sülfür ile reaksiyona girerek alkali sülfitlere dönüsmektedir.
Yöntem parametreleri Elektro-kimyasal hücrenin çalisma sicakligi tercihen en az 250 cC'dir ve tercihen 300 - 350 cC arali gindadir.
Kaplarin (BA ve BS) düzenlenmesi Ozellikle tercih edilen bir uygulama seklinde, kaplarda (BA ve BS), özellikle silindir konusudur. Ozellikle tercih edilen bir uygulama seklinde, bu fiçilar, ayni hizada olacaklari sekilde 'üst üste düzenlenmektedir, burada sodyum/sülfür - redoks çiftinin kullanilmasi halinde, sodyum fiçisi, ayni hizada olacak sekilde, sülfür fiçisinin üzerine düzenlenmektedir. Burada, her iki fiçi birbirinden elektriksel olarak izole edilmistir.
Birbirine baglayan bir elektrolitin, özellikle bir iletken seramigin takilmasiyla, onlar, elektro-kimyasal hücreler olarak islev görecekleri sekilde modifiye edilmis olmaktadir.
Ayni hizada olacaklari sekilde üstüste düzenlenmis olan iki fiçi, ortak bir üst fiçinin (10) içine yerlestirilmistir. Iki iç fiçi ile dis fiçinin duvarlarinin arasina bir isi izolasyonu (11) Öngörülmüstür, böylece dis fiçi ortam sicakligindayken, iç fiçilar 300 cC ± 30 cC'Iik çalisma sicakliginda tutulabilmektedir.
Tercih edilen bir uygulama seklinde, bulusa uygun olan enerji depolama tertibati, bir fiçi deposuna benzer yapidadir. Opsiyonel olarak, bu fiçilar, bir tank deposu ile iletisim halinde olabilir.
Sodyum - sülfür sisteminde, kati elektrolit (E), özellikle sodyum iyonlarini ileten bir seramik, sivi reaktantlari ayirmaktadir. Birden fazla tekli hücre birlestirilerek modüller haline getirilebilmektedir. Gücün optimize edilmesi için, elektrolit tarafindan ayrilan birden fazla hücre birimi paralel baglanmaktadir. Konstrüksiyondan bagimsiz olarak, her seferinde yuvarlak hesapla 2 V'luk bir hücre gerilimine sahip olan münferit hücreler, seri veya paralel baglanti ile birbirine baglanmaktadir. Bu sekilde ayarlanan gerilim seviyesi, seri baglanan hücre modüllerinin gerilimlerinin toplanmasi ile olusmaktadir. Opsiyonel olarak ilave depolama kaplarindan, beslenen sodyum ve sülfür miktari, elektrik üretimine adapte edilmektedir. Burada, ürün beslemesi ve edukt tahliyesi sürekli olarak veya kesintili olarak gerçeklestirilebilmektedir. Alkali metal, sülfür ve alkali metal polisülfit opsiyonel olarak ayri olan, isitilmis depolama kaplarinin, özellikle tanklarin içine depolanabilmektedir. Ancak, esasen sülfür ile alkali metal polisülfit'in karistirilmasi da mümkündür. Bulusa göre, santral kapasitesinin bir sinirlandirmasi yoktur. Buna göre, > 1 MWtlik, özellikle 1 - 1.000 MWtlik elektrik santrali bloklari kolayca mümkündür. Santral biriminin gerilimi, trifaze akima dönüstürüldükten sonra, elektrik sebekesinin içine beslenebilmektedir. Elektro-kimyasal reaktörün optimizasyonu, sodyum - iyonlarini ileten seramigin, reaktantlarin hacmine olan yüzey - hacim - oraninin mümkün oldugunca büyük olmasi amaçlamaktadir, böylece büyük tesislerde de kompakt bir konstrüksiyon mümkün olmaktadir ve hacim basina güç yogunlugu mümkün oldugunca yüksek olmaktadir.
Tercih edilen bir uygulama seklinde, elektrik akiminin elektrotlara sevki ve elektrotlardan tahliyesi, belirtilen elektrotlarin yüzeyinin üzerine homojen bir sekilde dagitilmis olan noktalar üzerinden gerçeklestirilmektedir.
Tercih edilen bir uygulama seklinde, sivi alkali metal, yüksek derecede saf olan, tercihen maksimum iki degerlikli katyon muhtevasi 3 ppm*den az olan sodyumdur. Tercih edilen diger bir uygulama seklinde sivi non-metal, sülfürdür. Hücre, tercih edilen bir yöntemde, tercihen sivi alkali metalin, asiri basinç ile içeri sevk edilen bir asal gaz yardimiyla dolastirilmasi yoluyla çalistirilmaktadir.
Elektrik baglantilari ve izolasyon Özel bir uygulama seklinde, her gerilim kademesi için redoks potansiyelini olusturan maddeler birbirinden elektriksel olarak izole edilmis halde elektro-kimyasal reaktörün içerisinde ademi merkezi sekilde depolanmaktadir.
Elektro-kimyasal reaktörler farkli elektriksel gerilim kademelerinde bulundugu için, hat kilavuzlandirmasi ve madde nakli, elektriksel kisa devreler önlenecek sekilde uygulanmak zorundadir.
Bunun için, merkezi tanklar ile münferit elektro-kimyasal reaktörler arasindaki madde alis - verisi için potansiyel ayrimina yönelik özel tertibatlar gereklidir.
Akim yogunlugu Deponun sarj ve desarj edilmesi esnasinda seramigin yüzeyine yönelik akim yogunlugu seramik borularin dis tarafinin üzerindedir. IÇ tarafta, sodyum eriyigi bulunmaktadir.
Seramik borunun iç kismindaki sodyum eriyigi, bir yükselen boru (9) üzerinden, sodyum depolama kabinin (4) içerigi ile iletisim halindedir. Desarj islemi esnasinda, depolama kabindan, sodyum, hidrostatik olarak seramigin içine akmaktadir. Sarj esnasinda, elektro- kimyasal olarak üretilen basinç, sodyumu, depolama kabinin içine geri itmektedir.
Sistemin elektriksel gücü, sodyum-iyonlarini ileten seramiklerin kullanilabilir yüzeyi tarafindan belirlenmektedir.
Depolama biriminin kapasitesi, noksan halde mevcut bulunan redoks partnerinin kütlesi tarafindan belirlenmektedir. Güç ile kapasiteyi, birbirinden bagimsiz sekilde degistirebilmek için, bulusa uygun olan tertibat, modüler prensipte bir yapiya sahiptir.
Modül, fiçi hücre basina seramik boru sayisinda oynama yapilmasina olanak saglamaktadir. Bulusa uygun olan tertibatta, fiçi hücrenin içine takilan seramik borularin sayisi 1 : 200 tercihen 1 : 10 araliginda degistirilebilmektedir ve böylece müsterinin gereklerine adapte edilebilmektedir.
Böylece, sabit bir anma gücünde uzun bir sarj- ve desarj çevriminin geregi, toplamda birden fazla redoks-kimyasalinin depolanmasini, yani birden fazla fiçinin kullanilmasini gerektirmektedir. Fiçi hücresi basina seramik boru sayisi, ayni faktör kadar azaltilmaktadir, böylece seramik borularinin sayisi, bütün fiçi hücrelerin toplami için ayni kalmaktadir. Ornegin, Sekil 4'te, temel durumda, toplam 15 seramik boru 3 fiçinin üzerine dagitilmistir. 1,66 misli olan bir güç çevrimi gerekliligi, 15 seramik borunun 5 fiçinin üzerine dagitilmasi yoluyla saglanmaktadir (varyasyon).
Birfiçinin maksimum gücü, bir fiçi hücrenin içine yerlestirilebilen maksimum seramik boru sayisi ile sinirlidir. Maksimum donatilmis olan bir fiçinin anma sarj- veya anma desarj periyodu, minimum 8 saattir, tercihen 10 saattir, maksimum 20 saattir.
Seri üretim halinde imal edilen fiçi hücreler, tercih edilen bir uygulamada, bir tasima konteynerinin içine yerlestirilmektedir ve orada birbirine elektriksel olarak seri baglanmaktadir. Istenilen sayida tasima konteyneri yerlestirilerek, istenilen güçte olan bir elektro-kimyasal depolamali elektrik santrali kurulabilmektedir. Elektrik sebekesine baglanti, teknigin son durumu seviyesinde olan dogrultucular ve inverterler ile yapilmaktadir. Örnegin bir 40”-deniz konteynerinin içerisine 43 fiçi h'ucre yerlestirilmektedir (Sekil 5te bakiniz). Bu örnekte, bir konteyner, desarj edilebilen 7,6 MWhrlik bir depolama kapasitesinde 500 kWrlik bir desarj kapasitesine sahiptir. Sarj esnasinda bunun için 9,5 MWh elektriksel çalisma yapilmak zorundadir. Anma sarj- ve anma desarj akimi 6400 Ardir. Sarj için bir sebeke dogrultucusu Üzerinden konteyner basina 98 Volt dogru akim gerilimi saglanmak zorundadir. Desarj esnasinda, invertör, konteyner basina 80 Volt ile beslenmektedir.
Emniyet tertibatlari Bulusa göre, elektrolit (E), seramik boru halinde mevcut olup sodyumla besleme de söz konusu bu seramik boru üzerinden yapilmaktadir. Istenmeyen bir desarj durumunda, olusan kisa devre akimi, bir emniyet sigortasinin devreye sokulmasi için kullanilmaktadir, bunun neticesinde hem akim devresi hem de sodyum akisi durdurulmaktadir.
Sekiller Ozellikle tercih edilen uygulama sekilleri asagida sekillere dayali olarak açiklanmaktadir.
Burada kullanilan referans numarali ayni kullanilarak asagidaki anlama sahiptir: 3 Çelik sac fiçi (üst) 4 Sodyum rezervuari Sodyum (sivi) Alt fiçinin içerigi (örnegin sülfür / sodyum polisülfit) Iyonlari ileten seramik Fiçi kapagi 8b Fiçi kapagi saci (alt) 9 Sodyum için yükselen boru Ust fiçi 11 lsi izolasyonu 12 Akimla besleme donanimi (eksi taraf) 13 Emniyet sigortasi 14 Toplu akimla besleme donanimi (eksi taraf) Akimla besleme donanimi (arti taraf) 16 lsi esanjör borusu 17 Oteleme gövdesi, akimla besleme hatti 18 Toplu akimla besleme donanimi (arti taraf) 19 Sizdirmazlik elemani adaptör halkasi (alt) Izolatör halkasi (alpha-AI203) 21 Cam sizdirmazlik elemani 22 Seramik-metal-baglantisi (ait) 23 Seramik-metal-baglantisi (üst) 24 Sizdirmazlik elemani adaptör halkasi (üst) Kaynak dikisi (ait) 26 Kaynak dikisi (üst) 27 Izolasyon halkasi A Sogutucu madde girisi B Sogutucu madde çikisi Sekil 1, sodyum almasi için öngörülen bir üst çelik sac fiçisini (3) ve onun altina ayni hizada olacak sekilde düzenlenmis olan, sülfür almasi için öngörülen bir fiçiyi (1) sematik olarak göstermektedir, burada bu iki fiçi, ortak bir üst fiçinin (10) içine yerlestirilmistir.
Sekil 2, alt fiçinin (1) ana gövdesini göstermektedir. O, içeri yerlestirilmis olan, bir alüminyum magnezyum sacindan, tercihen Al-Mg-5083 alasimindan olusan bir iç kaplamasi (2) bulunan bir çelik sac fiçidir. Fiçi içerigi (6) örnegin sülfür/sodyum polisülfittir ya da NaAICI4 iletken tuz eriyigi bulunan sodyum klorür/agir metal klorürdür. Fiçi çapi Ust fiçinin ana gövdesi, içeri yerlestirilmis, alttan kapali ve üstten açik olan, çelik sacdan olusan bir gömme parçasi (4), yani sodyum rezervuari bulunan, alttan açik olan bir çelik sac fiçidir (3). Sodyum rezervuari, taban delikleri ve gömme boru parçalari ile, sodyum, tabandaki deliklerin içinden akmadan, sodyum içerigi (5), gömme boru parçalarinin etrafinda serbestçe iletisim halinde olabilecek sekilde tasarlanmistir (Sekil 3). Sodyum seviyesinin üzerindeki ve gömme boru parçalarinin serbest çekirdegi içerisindeki alan, asal gaz (nitrojen) ile doludur. Bu gömme boru parçalari ile, ek tarafin akimla besleme donanimlari (12), yukaridan asagiya dogru, seramik borunun iç tarafina dogru kilavuzlandirilmaktadir. Asal gaz dolgusu, bu akimla besleme donanimlarini elektriksel olarak metalik sodyum rezervuarina karsi izole etmektedir.
Akimla besleme donanimi (12), bir ikili islev ile, seramigin (7) iç tarafi ile sodyum rezervuari (4) arasinda sodyum tasinmasi için öngörülen boru hatti olarak da islev görmektedir. Her bir münferit seramik borunun akimla besleme donanimi, içi bos olacak sekilde delinmis olan bir emniyet sigortasi (13) üzerinden, eksi tarafin (14) toplu akimla besleme donanimina baglanmistir. Çalisma esnasinda, her iki fiçi alaninin üzeri, asal gaz (nitrojen veya argon) ile kaplanmaktadir. Sodyum tarafindaki basinç, sülfür tarafinda oldugundan 100 mm WS daha yüksek tutulmaktadir. Böylece, seramikler arizali oldugunda, sülfür buharlarinin, sodyum alaninin içerisine akmasi önlenmektedir.
Sekil 4, seramik boru halinde mevcut bulunan elektrolitlerin fiçi hücre basina mümkün olan dagilim sekillerini göstermektedir.
Sekil 5, bulusa uygun olan, bir konteyner seklinde olan tertibatin mümkün olan yerlestirilme düzenini göstermektedir.
Sekil 6, bir seramik halinde mevcut bulunan elektrolitin (E) özel bir tasarimini göstermektedir: Seramigin (7) üst, açik ucuna, camli bir seramik izolatör halkasi (20), hermetik olarak sizdirmaz bir baglanti olusacak sekilde lehimlenmistir. Tercihen alfa- Al203'ten olan, elektriksel olarak yalitici izolatör halkasi, kendisinin alt tarafinda, tercihen bir alüminyum alasimindan olan bir sizdirmazlik elemani adaptör halkasi ile, bir seramik - metal baglantisi (22) üzerinden, hermetik olarak sizdirmaz sekilde birbirine baglanmistir. Seramik - metal baglantisi (22) tercihen yayinimli kaynak ile, özellikle tercihen ultrasonik kaynak ile olusturulmaktadir. Sizdirmazlik elemani adaptör halkasi (19), kendisinin serbest ucundan, alt fiçinin fiçi kapaginin içine kaynak yapilmaktadir.
Seramik izolatör halkasinin (20) üst tarafina, tercihen bir alüminyum alasimindan olusan bir ikinci sizdirmazlik elemani adaptör halkasi (24), bir seramik - metal baglantisi (23) üzerinden, hermetik olarak sizdirmaz sekilde, baglanmistir. Bu sizdirmazlik elemani adaptör halkasi (24), akimla besleme donanimi olarak da etki eden öteleme gövdesi ile birbirine kaynak yapilmistir, böylece seramigin iç alani, kapali bir alani olusturmaktadir.
Bu iç alan, onun 'üzerinde yer alan sodyum rezervuari (4) ile, akimla besleme donaniminda (12) bulunan bir delik (9), özel emniyet sigortasi (13) ve daldirma tipi boru üzerinden, birbirine baglanmistir. Sodyum rezervuari (4), üst sizdirmazlik elemani adaptör halkasi (24) tarafindan merkezlenen ve desteklenen çok sayida izolasyon halkasinin (27) `üstünde oturmaktadir.
Seramigin monte edilmesinin, seri 'üretim bakimindan daha iyi hale getirilmis olan bir varyasyonu, Sekil 7'de gösterilmektedir. Burada, seramik izolatör halkasi (20), her iki seramik - metal baglantisi (22), (23) yukaridan imal edilebilecek sekilde modifiye edilmistir.
Seramigin monte edilmesinin, seri 'üretim, montaj ve mekanik stabilite bakimindan daha iyi hale getirilmis olan bir varyasyonu, Sekil 8*de gösterilmektedir. Burada, seramik izolatör halkasi (20), her iki seramik - metal baglantisi (22), (23) yukaridan imal edilebilecek sekilde modifiye edilmistir. Ayrica, fiçi kapagi, iki sac (8), (8b) tarafindan olusturulmaktadir, bundan dolayi, alt seramik - metal baglantisi (22) ile alt sizdirmazlik elemani adaptör halkasinin (20) kaynagi (25) üzerindeki mekanik yük azaltilmaktadir.
Montaj, alt fiçi kapak sacinin (8b), seramik montajini zaten kaynaktan önce tasiyor olmasi yoluyla kolaylastirilmaktadir.
Sekil 9, seramik montajini ve komple sistemi, parçalari birlestirilmis çizim halinde göstermektedir.
Gelisen isinin kullanimi Enerji deposunun sarj veya desarj edilmesi esnasinda olusan isi kaybi, hücrenin isinmasina yol açar. Bulusa uygun olan tertibat, bu nedenle, isi esanjör borularini (16) ihtiva etmektedir, söz konusu bu isi esanjör borulari 'üzerinden, bir isi tasiyicisi, örnegin isi tasiyici yag vasitasiyla, kayip isi disari tahliye edilmektedir. 300`C olan çalisma sicakligi, motorlarin ister isitilmasi ister sogutulmasi ister çalistirilmasi için baska bir enerjetik kullanim için bir oynama alani birakmaktadir.
Akimla besleme donanimi (12) ile sodyum naklinin (9) islev entegrasyonunun burada tarif edilen uygulama sekli, bir münferit seramigin bozulmasi halinde enerji deposunun istenmeden desarj olmasina karsi koymaktadir. Bu durumda, ilgili akimla besleme donaniminin içinde, bir kisa devre akimi meydana gelmektedir, söz konusu bu kisa devre akimi, emniyet sigortasinin (13) devreye girmesine yol açmaktadir, bunun neticesinde akim akisi ve bir de sodyum akisi durdurulmaktadir. Böylece, depolama sistemi, münferit islevsel birimlerin arizalanmasi halinde de, çalistirilabilmektedir.
Ozellikle tercih edilen bir uygulama seklinde, en az bir kabin (BA veya BS) içinde bir öteleme gövdesi ihtiva edilmekte olup söz konusu bu öteleme gövdesi, hacim içerisinde ilgili reaktantin kütlesini azaltmaktadir. Bu tür bir uygulama sekli, ilave emniyet tertibati olarak islev görebilir.
ORNEKLER A) Ekipman Sekil 2'de gösterilen ekipman kullanilmistir. Bir iç kaplama (2) ile donatilmis olan alt çelik olmustur. Alt çelik sac fiçinin üzerine düzenlenmis olan sodyum rezervuari (4), D=580 mm ve H=400 ölçülerine sahip olmustur. Alt çelik sac fiçinin (1) (2) içine, beta"-Al2037ten olusan, alti kapali olan 121 adet seramik boru dalmistir. Seramik borular Da: 24 mm, Di= mm, L=820 mm ölçülerine sahip olmustur.
Toplam 83 litre olan sodyum, borularin ve sodyum rezervuarinin içinde bulunmustur. Net hacmi 145 litre olan sülfür, alt fiçi gövdesinin içinde bulunmustur ve borularin etrafinda akmistir. Her seramik boru, iç kisimda yer alan, eksi kutuplanmis olan bir akimla besleme donanimina (12) sahip olmustur. Bu akimla besleme donanimlari, emniyet sigortalari ile kisa devreye karsi emniyete alinmis ve yukarida ortak bir baranin (14) üzerinden geçirilmistir. Arti kutuplandirilmis akimla besleme donanimlari (15), seramik borularin arasina düzenlenmistir ve seramik borularin etrafina sabitlenmis olan grafit nonwovenre temas etmistir. Her seramik boru, içteki ve distaki iki redoks partneri, grafit nonwoven ve akimla besleme donanimlari ile, bir elektro-kimyasal temel hücreyi olusturmustur.
Bir fiçi hücrenin temel hücreleri, elektriksel olarak paralel baglanmistir. Onlar böylece ayni potansiyelde olmustur. Bütün temel hücrelerin akim siddetleri toplanarak fiçi hücrenin toplam akimini olusturmustur. Fiçi hücrenin kontrollü sekilde desarj ve sarj edilmesine olanak saglayan bir 4 kuadranli trist'orlü dogrultucu / invertör (15000 A, 3 Volt) kullanilmistir. Elektrik baglantisi, alüminyum raylar ile uygulanmistir.
Seramik borunun iç taraftaki yüzey alani, 0,0515 m2 olarak hesaplanmaktadir. 121 boru ile, fiçinin tamami, 6,23 m2 elektrot alanina sahip olmustur.
B) Hazirlik Sivi sodyum ve sivi sülfür ile doldurulmadan önce, ekipmanin iki iç fiçisi 290°C'ye isitilmistir. Sicaklik, isi esanjörü borularinin (16) içindeki isi tasiyici devrenin ilgili sicakliga ayarlanmasi yoluyla, ± 1OK ile tutulmustur.
C) Sarj I Desarj Otomatik çalisma esnasinda, hücre, 10 saat desarj ve 10 saat sarj seklinde 1000 sarj/ desarj çevrimine maruz birakilmistir. Bu esnada her seferinde 11,6 kW ile desarj ve 14,3 kW ile sarj edilmistir. Akim siddeti ± 6230 A mertebesinde olmustur.
A) Ekipman Ornek 1'de tarif edilen fiçi hücrelerden 43 adeti bir 40'-deniz tasima konteynerinin içine yerlestirilmistir. Fiçi hücreler, elektriksel seri baglanti ile, alüminyum raylara baglanmistir.
Bu sekilde, yüksüz gerilim 89,4 Volt'a çikmistir. Fiçi hücrenin kontrollü sekilde desarj ve sarj edilmesine olanak saglayan bir 4 kuadranli tristörlü dogrultucu / invert'or (10000 A, 120 Volt) kullanilmistir. Elektrik baglantisi, alüminyum raylar ile uygulanmistir.
B) Hazirlik Sivi sodyum ve sivi sülfür ile doldurulmadan önce, 43 fiçi hücrenin hepsi, 290°C'ye isitilmistir. Sicaklik, isi esanjörü borularinin (16) içindeki isi tasiyici devrenin ilgili sicakliga ayarlanmasi yoluyla, ± 1OK ile tutulmustur.
C) Sarj I Desarj Otomatik çalisma esnasinda, hücre kompoziti, 1000 sarj / desarj çevrimine maruz birakilmistir. Bu esnada her seferinde 10 saat desarj ve sonra 10 saat sarj edilmistir.
Desarj gücü 0,5 MW mertebesinde olmustur. Sarj, 0,613 MW ile gerçeklestirilmistir. Akim siddeti ± 6230 A mertebesinde olmustur.

Claims (15)

    ISTEMLER
  1. Bir redoks çiftini olusturan ve birbirinden ayri halde mevcut bulunan A ve S maddeleri vasitasiyla elektrik enerjisinin depolanmasi için tertibat olup burada a) tertibat, A ve S maddelerini ihtiva etmektedir, burada A maddesi bir alkali metaldir ve 8 maddesi sülfürdür, b) A ve S maddeleri birbirinden ayri halde, üst üste düzenlenmis olan beher bir kabin (BA ve BS) içerisinde ihtiva edilmektedir, 0) burada kaplar (BA ve BS), katyonlar için geçirgen olan bir kati elektrolit (E) vasitasiyla birbirine baglanmistir, d) burada kaplar (BA ve BS) bir üst kabin içinde ihtiva edilmektedir. burada alkali metal eriyik halinde mevcut bulunmaktadir ve alttan kapali olan ve elektrolitten (E) olusturulan en az bir seramik borunun iç kisminda tutulmaktadir, ve her seramik borunun iç kismi, her seferinde, bir yükselen boru üzerinden, onun üzerinde yatan alkali metal kabi içerigi ile iletisim halindedir, 'özelligi, tertibatin, bir kati elektrolit (E) vasitasiyla birbirine baglanmis olan kaplari (BA ve BS) içeren en az iki üst kabi ihtiva ediyor olmasidir ve yükselen borunun, yukaridan, kabin (BA) içindeki alkali metalin içine daliyor olmasidir.
  2. Istem 'lie uygun tertibat olup 'özelligi, kaplarin (BA ve BS), ayni hizada olacak sekilde üst üste fiçi çifti halinde düzenlenmis olmasidir.
  3. Istem 1 veya 2'ye uygun tertibat olup 'özelligi, alkali metalin, sodyum olmasidir.
  4. Istemler 1 ila 3'ten herhangi birine uygun tertibat olup 'özelligi, elektrolitin (E) bir seramikten veya katyonlari ileten camlardan olusuyor olmasidir.
  5. Istem 4re uygun tertibat olup 'özelligi, seramigin opsiyonel olarak stabilize edilmis ß-alüminyum oksit veya [3" alüminyum oksit olmasidir.
  6. Istemler 1 ila 5iten herhangi birine uygun tertibat olup 'özelligi, üst kaplardan en az iki tanesinin, bir tasima konteynerinin içine yerlestirilmis olmasidir, burada elektrik kutuplari seri baglanmistir.
  7. Istemler 1 ila 6*dan herhangi birine uygun tertibat olup 'özelligi, kabin (BS), bir alüminyum magnezyum alasimindan olusan bir iç kaplamaya sahip olan bir çelik sac fiçi olmasidir.
  8. Istemler 1 ila 7'den herhangi birine uygun tertibat olup özelligi, tertibatin, sivi alkali metali almasi için öngörülen bir anot bölümünü (A), sivi sülfürü almasi için öngörülen bir katot bölümünü (K) kapsiyor olmasidir, anot bölümü (A) ile katot bölümünün (K), hücrenin çalisma sicakliginda alkali metalin oksidasyonu yoluyla olusturulan katyonlar için geçirgen olan kati elektrolit (E) ile ayrilmis olmasidir, ve tertibatin ayrica, alkali metalin sülfür ile reaksiyonu yoluyla üretilen elektrik akimi Için bir dis elektrik devresinin kapatilmasi için öngörülen elektrotlari kapsiyor olmasidir, burada sülfür elektrot, sülfür/sodyum polisülfit ile emprenye edilmis olan bir tabakaya benzer karbon yapi tarafindan olusturulmaktadir ve karbon elektrotlar, es merkezli olarak, seramik elektrolit borusunun etrafina düzenlenmistir.
  9. Bir elektro-kimyasal reaktör kullanilarak elektrik enerjisinin depolanmasi ve salinmasi ve opsiyonel olarak tasinmasi için yöntem olup özelligi, yukaridaki istemlerden herhangi birine uygun olan bir tertibatin kullaniliyor olmasidir.
  10. Istem 9ta uygun yöntem olup özelligi, onda, kaplarin (Ba ve BS) baglantisinin, kati elektrolit (E) vasitasiyla bir veya çok defa yapilabildigi ve onun sayisinin, bir güç ile kapasite adaptasyonuna olanak saglamak için degistirilebildigi bir tertibatin kullaniliyor olmasidir.
  11. Istem 9 veya 10ta uygun yöntem olup özelligi, A maddesi olarak, bir alkali metalin bir eriyiginin ve 8 maddesi olarak bir sülfür eriyiginin kullaniliyor olmasidir.
  12. Istem 9'a uygun yöntem olup özelligi, sodyum eriyiginin, elektro-kimyasal reaksiyon esnasinda, hidrostatik gradyan ya da elektro-kimyasal olarak olusturulan basinç gradyani tarafindan hareket ettiriliyor olmasidir.
  13. Istemler 9 ila 12iden herhangi birine uygun yöntem olup özelligi, yöntemin, en az 250 °C olan bir sicaklikta uygulaniyor olmasidir.
  14. Istem 9ta uygun yöntem olup özelligi, kabin (BA), taban delikleri ve gömme boru parçalari kullanilarak, sivi sodyum, gömme boru parçalari etrafinda serbestçe iletisimde bulunabilecek, ancak gömme boru parçalarinin içerisinde, elektrik besleme hatlarinin ve yükselen sodyum borularinin geçirilmesi için serbest alan kalacak sekilde tasarlanmis olmasidir.
  15. 15. Istemler 9 ila 14iten herhangi birine uygun yöntem olup özelligi, kaplardan en az bir tanesinin (BA veya BS) içinde, reaktant kütlesinin, bir öteleme gövdesi kullanilarak, azaltiliyor olmasidir.
TR2018/08399T 2010-06-22 2011-06-21 Elektrik enerjisinin büyük ölçekli depolanması için daha iyi hale getirilmiş teknik tertibat. TR201808399T4 (tr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10166807 2010-06-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR201808399T4 true TR201808399T4 (tr) 2018-07-23

Family

ID=44276260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2018/08399T TR201808399T4 (tr) 2010-06-22 2011-06-21 Elektrik enerjisinin büyük ölçekli depolanması için daha iyi hale getirilmiş teknik tertibat.

Country Status (12)

Country Link
EP (2) EP2768043B1 (tr)
JP (1) JP6177128B2 (tr)
KR (1) KR20130089639A (tr)
CN (1) CN103069606B (tr)
AU (1) AU2011269038A1 (tr)
BR (1) BR112012032536A2 (tr)
CA (1) CA2802555A1 (tr)
ES (1) ES2675208T3 (tr)
PT (1) PT2768043T (tr)
SG (1) SG186355A1 (tr)
TR (1) TR201808399T4 (tr)
WO (1) WO2011161072A1 (tr)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130330634A1 (en) 2012-06-11 2013-12-12 Basf Se Electrode unit
BR112014030830B1 (pt) 2012-06-11 2021-06-01 Basf Se Unidade de eletrodo para um dispositivo eletroquiímico, compreendendo em eletrólito sólido bem como um eletrodo poroso e uso da unidade de eletrodo
CN103500856B (zh) * 2013-10-17 2015-10-28 上海电气钠硫储能技术有限公司 一种钠硫电池
EP3176849A1 (de) 2015-12-03 2017-06-07 Basf Se Vorrichtung zur speicherung elektrischer energie
EP3182480A1 (de) 2015-12-14 2017-06-21 Basf Se Vorrichtung zur speicherung elektrischer energie sowie verfahren zu deren montage und inbetriebnahme und zu deren betrieb
EP3203573A1 (de) 2016-02-03 2017-08-09 Basf Se Elektrochemische zelle und vorrichtung zur speicherung elektrischer energie umfassend mindestens zwei elektrochemische zellen
EP3217467A1 (de) 2016-03-08 2017-09-13 Basf Se Vorrichtung zur speicherung von elektrischer energie und verfahren zum betrieb der vorrichtung
CN106450127B (zh) * 2016-10-10 2020-01-17 湖南省银峰新能源有限公司 一种大容量纳米管钒液电池
DE102016119953A1 (de) * 2016-10-19 2018-04-19 Cfd Consultants Gmbh Vorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie
DE102016122283A1 (de) 2016-11-19 2018-05-24 Friedrich-Schiller-Universität Jena Redox-Flow-Zelle zur Speicherung elektrischer Energie in tubulärer Bauform
DE102016122285A1 (de) 2016-11-19 2018-05-24 Friedrich-Schiller-Universität Jena Redox-Flow-Batterie zur Speicherung elektrischer Energie mit radial angeordneten Hohlfasermembranen
DE102016122284A1 (de) 2016-11-19 2018-05-24 Friedrich-Schiller-Universität Jena Redox-Flow-Batterie zur Speicherung elektrischer Energie mit Hohlfasermembranen
TWI782162B (zh) 2018-01-16 2022-11-01 德商巴斯夫歐洲公司 以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模的生產方法
EP3637510B1 (de) 2018-10-08 2021-08-11 Battery Consult AG Alkalibatterie mit keramischem festkörperelektrolyten

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3533848A (en) 1967-04-20 1970-10-13 Gen Electric Sodium-sulfur fuel cell units
US3672995A (en) * 1969-05-08 1972-06-27 Dow Chemical Co Solid electrolyte for electrical cells
US3915741A (en) * 1973-07-30 1975-10-28 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk Sodium-sulfur cell with improved separator
JPS5321092B2 (tr) * 1973-07-30 1978-06-30
FR2305034A1 (fr) 1975-03-17 1976-10-15 Comp Generale Electricite Batterie sodium-soufre, notamment pour traction electrique
US4038465A (en) 1975-11-11 1977-07-26 Ford Motor Company Sodium sulfur battery or cell with external storage
FR2333358A1 (fr) * 1975-11-28 1977-06-24 Comp Generale Electricite Generateur electrochimique du type soufre-sodium
GB1548263A (en) * 1976-11-29 1979-07-11 Chloride Silent Power Ltd Sodium-sulphur cells
IT1212303B (it) 1978-07-10 1989-11-22 Elche Ltd Accumulatore redox.
US4510681A (en) * 1978-09-01 1985-04-16 The Dow Chemical Company High temperature battery cell comprising stress-free hollow fiber bundle
US4332868A (en) * 1978-09-01 1982-06-01 The Dow Chemical Company High temperature battery cell comprising stress-free hollow fiber bundle
FR2440088A1 (fr) * 1978-10-27 1980-05-23 Comp Generale Electricite Generateur electrochimique sodium-soufre
JPS5978120A (ja) 1982-10-28 1984-05-04 Meiji Seika Kaisha Ltd 抗ウイルス剤
DE3340264A1 (de) * 1983-11-08 1985-05-15 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Elektrochemische speicherzelle
JP2569037B2 (ja) * 1987-02-18 1997-01-08 株式会社日立製作所 ナトリウム−硫黄電池システム
US5324846A (en) 1992-01-30 1994-06-28 Elf Atochem North America, Inc. Partial esters of epoxy containing compounds
JP2000251931A (ja) * 1999-03-03 2000-09-14 Hitachi Ltd 高温ナトリウム二次電池システム及びその運転方法
JP2001118598A (ja) 1999-10-18 2001-04-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ナトリウム−硫黄電池システム
US6558825B1 (en) * 2000-05-12 2003-05-06 Reveo, Inc. Fuel containment and recycling system
JP2002184456A (ja) 2000-12-15 2002-06-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ナトリウム硫黄電池
US8110301B2 (en) * 2006-12-19 2012-02-07 General Electric Company Energy storage device and cell configuration therefor

Also Published As

Publication number Publication date
CA2802555A1 (en) 2011-12-29
EP2768043A3 (de) 2015-04-22
JP6177128B2 (ja) 2017-08-09
WO2011161072A1 (de) 2011-12-29
PT2768043T (pt) 2018-06-07
SG186355A1 (en) 2013-01-30
EP2768043A2 (de) 2014-08-20
EP2586079A1 (de) 2013-05-01
ES2675208T3 (es) 2018-07-09
AU2011269038A1 (en) 2013-01-10
CN103069606A (zh) 2013-04-24
EP2768043B1 (de) 2018-03-28
BR112012032536A2 (pt) 2019-09-24
JP2013535078A (ja) 2013-09-09
KR20130089639A (ko) 2013-08-12
CN103069606B (zh) 2015-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TR201808399T4 (tr) Elektrik enerjisinin büyük ölçekli depolanması için daha iyi hale getirilmiş teknik tertibat.
CN102498589B (zh) 液体电极蓄电池
EP2973837B1 (en) High amperage batteries with displacement salt electrodes
JP5670339B2 (ja) 電池およびエネルギーシステム
US10879552B2 (en) Radical-ion battery and operation thereof
KR101831911B1 (ko) 전기화학 에너지를 저장 및 수송하는 방법
EP3044824B1 (en) High temperature sodium battery with high energy efficiency
BG61627B1 (bg) Метод и система за електрохимично акумулиране на енергияи/или генериране на мощност
US4292378A (en) Thermal regeneration of an electrochemical concentration cell
US8679668B2 (en) Industrial apparatus for the large-scale storage of electric energy
CN103227348B (zh) 一种钠硫储电电池
Howard et al. A new liquid metal-air battery
IT201900009708A1 (it) Dispositivo per la produzione di idrogeno e energia elettrica tramite reazioni di ossidoriduzione spontanee sia da comparto anodico che catodico con elettrolita acquoso.