近日，荷兰阿纳姆电池制造商Elestor发布的一份新白皮书表明，其氢铁液流电池架构可能为电网级储能提供持久且经济高效的解决方案，测试表明其运行寿命可达 25 年。
该研究在连续的、具有商业相关性的条件下评估了该技术，检验了该系统在较长循环周期内的性能。
该公司表示，结果表明，该设计可在数万次充放电循环中保持稳定的效率和性能，同时避免了与其他电池化学相关的许多材料供应限制。
该公司研发的氢铁液流电池利用氢气和溶解的铁盐作为活性材料，通过电化学过程将化学能转化为电能，然后再将电能转化回化学能。
与传统电池将功率和能量存储在同一电池单元中不同，液流电池将这两种功能分开。
在这种架构中，功率输出由电化学堆决定，而储能容量则取决于电解液罐的容量。这种分离使得系统容量能够根据不同的存储时长进行更灵活的扩展。
氢铁化学的一个关键特点是它依赖于相对丰富的材料。阳极使用氢气，而阴极反应则涉及溶液中三价铁离子和二价铁离子之间的可逆氧化还原过程。
由于电解液是水基的，并且依赖于广泛可用的元素，该公司认为这种设计避免了与锂、钴或钒等金属相关的许多供应链风险。
然而，该研究强调，仅靠低成本材料不足以使存储技术在商业上可行。
对于长期应用而言，耐用性成为影响系统总成本的最大因素之一。如果设备需要频繁更换，存储的经济效益就会迅速下降。
为了评估耐久性，研究人员运行了一个大尺寸电池堆，其有效表面积与可部署的商用单元相当。
该系统包括一个氢气供应阳极、一个质子传导膜和一个碳基阴极，旨在有效地支持铁的氧化还原反应。
电解液（一种酸性铁盐水溶液）在系统中持续循环。测试在高温和恒定电流密度下进行，旨在模拟实际工业运行条件。
在整个试验期间，通过工业控制系统对电池进行自动监控，记录电化学和运行数据。
验证试验包括数万次充放电循环的连续运行。在此期间，氢铁液流电池的能量效率始终保持在商业部署通常所需的最低目标之上。
报告显示，该系统在系统层面实现了超过80%的能量效率和超过75%的往返效率。更重要的是，电化学核心在整个测试期间保持了稳定的性能，没有出现任何结构退化的迹象。
定期维护程序用于将系统恢复到最佳性能状态。这些维护步骤涉及可控的运行调整，而非硬件更换，被认为是与工业能源系统兼容的常规操作。
研究人员还观察到，短暂的休息时间可以降低电池内部的电阻，这表明材料在运行过程中会经历可逆的平衡。
实际的能源基础设施必须能够应对意外事件，包括停电或电力中断。在验证过程中，系统遭遇了几次与电池本身无关的外部干扰。
在所有情况下，系统重启后均未对电化学组件或长期性能造成负面影响。该公司表示，这种恢复能力证明了氢铁液流电池方案固有的化学稳定性。
根据在长期测试中观察到的稳定性，该研究预测，采用该技术的系统可以在电网级应用中运行 20 至 25 年。
该寿命估算基于实测性能趋势，而非对未来性能提升或新材料的假设。经调整至电网储能典型的年度循环曲线后，数据表明该技术可支持长达数十年的部署。
Elestor 认为，将持久的性能与低成本材料相结合，可以使氢铁液流电池在长时储能方面实现具有竞争力的经济效益。
随着电力系统中可再生能源占比越来越高，能够将能量储存数小时甚至数天的技术变得越来越重要。
Elestor 的白皮书中提出的结果表明，氢铁液流电池可以为长期储能提供一种持久且可扩展的选择。
如果这项技术在完整的商业安装中表现类似，它或许有助于提供支持低碳电网所需的长期基础设施。
