Este artículo presentará la composición de las baterías de sodio-azufre, las perspectivas de mercado, las ventajas y desventajas, las tendencias del mercado, etc. Le interesarán los contenidos sobre las pilas de sodio-azufre.
1.¿Qué es una pila de sodio-azufre?
Una batería de sodio-azufre es una batería de sales fundidas compuesta por sodio líquido (Na) y azufre (S). Este tipo de batería tiene una alta densidad energética, una elevada eficiencia de carga/descarga (89-92%) y una larga duración. ciclo de vida de la bateríay también está fabricado con materiales baratos.
Dado que estas baterías funcionan a temperaturas de entre 300 y 350 °C y que los polisulfuros de sodio son muy corrosivos, se utilizan principalmente para almacenar energía en puntos fijos. Cuanto mayor es la batería, mayor es su eficiencia.
2. Composición de la pila de azufre sódico
Una pila típica tiene una membrana de electrolito sólido entre el ánodo y el cátodo, mientras que el ánodo, el cátodo y el separador de una pila de metal líquido son todos líquidos. La pila suele tener forma cilíndrica. Toda la batería está sellada por una carcasa con una capa interior de acero protegida por cromo y molibdeno. El exterior de este contenedor es el electrodo positivo, y el sodio líquido es el electrodo negativo.
La célula está cubierta por una tapa de óxido de aluminio. La parte más importante de la pila es la membrana electrolítica de β-alúmina sólida, que permite selectivamente el paso del Na+. En las aplicaciones comerciales, las celdas se disponen en cubos para facilitar su embalaje en una caja aislada al vacío.
3. Principio de funcionamiento de la pila de sodio-azufre
Las pilas de sodio-azufre realizan la conversión de energía química en energía eléctrica mediante la reacción electroquímica entre el sodio metálico y el azufre elemental. Durante la descarga, el sodio metálico produce Na+ y electrones.
El Na+ se desplaza a través del separador hasta el cátodo de azufre. El azufre elemental se reduce y se combina con el sodio para formar polisulfuro de sodio. Cuando se aplica un determinado voltaje a un circuito externo, se produce una reacción inversa en la que el polisulfuro de sodio se descompone en sodio metálico y azufre.
4. Características de las pilas de sodio-azufre.
Como nuevo tipo de fuente de energía química, las baterías de sodio-azufre (NaS) se han desarrollado mucho desde su creación. Las pilas de sodio-azufre tienen un tamaño pequeño, gran capacidad de la bateríaLos acumuladores de energía eólica tienen una larga vida útil y un alto rendimiento. Son ampliamente utilizados en el almacenamiento de energía eléctrica para la reducción de picos, llenado de valles, suministro de energía de emergencia, generación de energía eólica y otros aspectos de almacenamiento de energía como almacenamiento de baterías detrás del contador.
Las baterías de sodio-azufre tienen varias ventajas sobre otros tipos de baterías, como una alta densidad energética y un ciclo de vida largo. Sin embargo, su eficiencia energética es relativamente baja en comparación con otros tipos de baterías, lo que limita sus aplicaciones en determinados campos.
Las baterías de sodio y azufre tienen que funcionar a 300-350°C y requieren calefacción externa y tecnología de aislamiento al vacío. Por tanto, su rendimiento en movilidad es deficiente, lo que reduce su ámbito de aplicación. Durante mucho tiempo, los campos de aplicación de las baterías de sodio-azufre se han centrado principalmente en el almacenamiento de energía, y no presentan ventajas en vehículos eléctricos, terminales móviles, almacenamiento móvil de energíaetc.
5.Perspectivas de mercado de las pilas de sodio-azufre
A nivel mundial, sólo la empresa japonesa NGK produce actualmente esta batería. La falta de cadena industrial y de efecto de escala ha provocado el elevado coste actual de las baterías de sodio-azufre, lo que limita su aplicación y desarrollo.
Pero a medida que crece la generación de energías renovables, también lo hace la necesidad de tecnologías de almacenamiento de energía que pueden almacenar el exceso de energía y ponerla a disposición cuando sea necesario. Las baterías de sodio-azufre son una prometedora tecnología de almacenamiento de energía a escala de red, y la creciente demanda de sistemas de almacenamiento de energía puede impulsar el desarrollo de la industria de las baterías de sodio-azufre.
6.Retos de las pilas de sodio-azufre
Los materiales de los electrodos de la batería son todos líquidos y hay que evitar que entren en contacto con el aire. El primer reto al que hay que enfrentarse es el problema del sellado. Resulta que es posible utilizar un electrolito sólido en forma de tubo cilíndrico con un extremo cerrado.
Un electrodo líquido está situado en el interior del tubo, con contactos eléctricos desplegados a través de la junta en el extremo abierto; el otro electrodo líquido está desplegado en la superficie exterior del tubo electrolítico y un contenedor externo coaxial dentro del espacio anular intermedio.
7.Últimos avances en las pilas de sodio-azufre
Según informan los medios de comunicación extranjeros, BASF Stationary Energy Storage GmbH (en lo sucesivo, "BSES"), filial al cien por cien de BASF, ha firmado recientemente un memorando de entendimiento con Leader Energy de Malasia. Ambas partes tienen previsto cooperar en el desarrollo del mercado de almacenamiento de energía de larga duración del Sudeste Asiático, incluida Malasia.
El electrodo negativo de las baterías de sodio-azufre está compuesto de sodio líquido. La temperatura de funcionamiento de la batería debe mantenerse por encima de 300°C para mantener el electrodo en estado fundido. Incluso con 100% ciclos de descarga profunda cada día, las baterías de sodio-azufre pueden funcionar durante unos 15 años sin envejecimiento de la batería. Se considera adecuada para escenarios de aplicación con 6-8 horas de tiempo de almacenamiento de energía.
Las baterías de sodio-azufre tienen las ventajas de una alta eficiencia de utilización, una respuesta rápida y una alta densidad energética. Sin embargo, sus desventajas también son evidentes, entre ellas la escasa seguridad y los elevados requisitos de temperatura.
Especialmente en términos de seguridad, los electrodos de las baterías de sodio-azufre utilizan sodio líquido, que corre el riesgo de explotar cuando se expone al agua, lo que dificulta la extinción del fuego más que otros fuegos de almacenamiento de energía.
Además, actualmente sólo Nippon NGK Corporation (NGK) tiene capacidad de producción en masa de baterías de sodio-azufre en todo el mundo. La empresa ha explotado más de 200 proyectos de centrales de almacenamiento de energía y más de 4 GWh de sistemas de almacenamiento de energía con baterías de sodio-azufre en todo el mundo. Si desea saber más sobre empresas relacionadas con el almacenamiento de energía, haga clic en fabricantes de acumuladores de energía.
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