Niềm đam mê 40 năm đối với Pin lưu trữ tỷ lệ bóng đá

Nguyên lý của tỷ lệ bóng đá dòng oxi hóa khử được đề xuất lần đầu tiên vào năm 1974 bởi NASA, Hoa Kỳ. Gần như cùng lúc đó, Viện Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Tiên tiến Quốc gia*¹(AIST) triển khai nghiên cứu cơ bản tại Nhật Bản. Khoảng năm 1980, sự chênh lệch về nhu cầu điện giữa ngày và đêm bắt đầu nổi lên do sự phát triển ngày càng tăng của máy điều hòa không khí ở Nhật Bản. Biện pháp được đề xuất là san lấp phụ tải, dự trữ lượng điện dư thừa vào ban đêm và sử dụng vào ban ngày. Một dự án quốc gia, Dự án Ánh trăng, đã được bắt đầu phát triển bốn loại pin lưu trữ tỷ lệ bóng đá tiên tiến, bao gồm cả pin dòng oxy hóa khử. Trong giai đoạn này, Sumitomo Electric đang tìm kiếm những chủ đề mới để khắc phục xu hướng phụ thuộc vào kinh doanh dây cáp điện. Một trong những chủ đề mới là pin lưu trữ tỷ lệ bóng đá. Ngoài việc sản xuất và truyền tải điện, việc lưu trữ tỷ lệ bóng đá được cho là cần thiết trong tương lai. Do đó, pin dòng oxi hóa khử đã được chọn làm chủ đề phát triển mới, vốn có vấn đề về phát triển vật liệu. Vào năm 1982, Toshio Shigematsu, một người mới vào thời điểm đó, được giao nhiệm vụ phát triển pin.

Tuy nhiên, Shigematsu và các thành viên phát triển khác đã không bỏ cuộc. Họ đã cố gắng sử dụng chất điện phân vanadi do một trường đại học Úc đề xuất. Khi thử nghiệm loại pin đã phát triển, nó đã đạt được hiệu suất cao ngay lập tức với sự trợ giúp của kỹ thuật vật liệu tế bào tích lũy. suất điện động lớn gấp 1,4 lần so với chất điện phân Fe-Cr, công suất tăng gấp đôi và mật độ tỷ lệ bóng đá gần như tăng gấp ba. Khí hydro được tạo ra đã giảm đi rất nhiều. Một tia sáng đã được nhìn thấy trên con đường hướng tới thương mại hóa.

*1 Sau đó là Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Điện

Hoàn cảnh đã thay đổi vào nửa cuối thập niên 1990, khi việc bãi bỏ quy định về điện ngày càng phát triển và giá điện giảm. Các công ty điện lực đã thay đổi hướng hành động của họ. Họ đang lắp đặt pin lưu trữ tỷ lệ bóng đá tại địa điểm của khách hàng để bán điện vào ban đêm với giá rẻ nhằm sử dụng hiệu quả tỷ lệ bóng đá vào ban đêm. Để đáp ứng nhu cầu này, Sumitomo Electric bắt đầu cung cấp pin dòng oxi hóa khử cho các trường đại học và nhà máy vào năm 2001. Tuy nhiên, hy vọng của Shigematsu và các thành viên khác đã tan vỡ. Pin dòng oxi hóa khử vào thời điểm đó có độ bền thấp và thường xuyên gặp sự cố, chẳng hạn như rò rỉ chất điện phân. Rất khó để giải quyết những vấn đề này và ban lãnh đạo cấp cao đã quyết định rút lui khỏi hoạt động kinh doanh pin dòng oxy hóa khử vào năm 2005. Sau đó, các thành viên phải tập trung vào việc khắc phục sự cố.

Tình thế bắt đầu thay đổi vào năm 2009. Hoa Kỳ đề xuất sáng kiến ​​Thỏa thuận Mới Xanh và cần có pin lưu trữ dung lượng lớn để lưu trữ tỷ lệ bóng đá tái tạo. Ở Nhật Bản, phong trào hướng tới tỷ lệ bóng đá tái tạo đang ngày càng gia tăng. Trong khi thu hẹp hoạt động kinh doanh, chẳng hạn như dỡ bỏ cơ sở vật chất, họ đang cố gắng tìm ra nguyên nhân của các vấn đề trong quá khứ và thực hiện các biện pháp. Katsuya Yamanishi nói rằng anh ấy cảm thấy thời cơ đã chín muồi.

Năm 2012, một hệ thống thử nghiệm 1.000 kW đã được xây dựng tại Công trình Yokohama và các thử nghiệm xác minh các kỹ thuật đã phát triển đã được tiến hành. Cơ sở này đã được đón nhận nồng nhiệt và khuyến khích đối thoại với thị trường. Việc xác minh này đã dẫn đến thử nghiệm trình diễn quy mô thực tế tại Công ty Điện lực Hokkaido (HEPCO) vào năm 2015, do Cơ quan Tài nguyên và tỷ lệ bóng đá tài trợ, một dự án trình diễn, dự án của Tổ chức Phát triển Công nghệ Công nghiệp và tỷ lệ bóng đá Mới (NEDO) ở California, Hoa Kỳ và việc áp dụng hệ thống pin dòng oxy hóa khử của Mạng HEPCO.

Những nỗ lực tích cực nhằm cải thiện dòng pin oxi hóa khử vẫn đang được thực hiện cùng lúc. Vấn đề nghiêm trọng nhất là mức giá mà khách hàng có thể chấp nhận được. Để giảm chi phí, họ đang cố gắng tăng sản lượng và mật độ tỷ lệ bóng đá, đồng thời đang phát triển một chất điện phân rẻ tiền.

Yếu tố quan trọng trong việc giảm chi phí là cải thiện công suất đầu ra. Điều quan trọng là ngăn xếp tế bào. Yamanishi nói trên và các thành viên khác đang nỗ lực tăng công suất đầu ra để cải thiện hiệu suất.

"Chúng tôi đang cải tiến vật liệu cho điện cực và màng, đồng thời phát triển cấu trúc tế bào có thể giảm tổn thất áp suất trong quá trình tuần hoàn chất điện phân để tăng công suất đầu ra. Sự phát triển chất điện phân và công suất đầu ra cao hơn là hai mặt của cùng một đồng tiền. Chúng tôi mong muốn phát triển vật liệu cho ngăn xếp tế bào và thiết kế cấu trúc tối ưu cho các đặc tính của chất điện phân. Ngoài ra, cần giảm chi phí để giảm kích thước container, xem xét toàn bộ hệ thống trong bức tranh lớn, chẳng hạn như hệ thống lưu trữ tích hợp cho các bộ phận. Chúng tôi cũng đặt mục tiêu phát triển một hệ thống sử dụng phương pháp tối ưu hóa tổng thể,” Yamanishi cho biết.

Họ cũng đang tập trung phát triển chất điện phân mới rẻ tiền cho các hệ thống thế hệ tiếp theo. Tou Youyou đã phát triển một chất điện phân mới kể từ khi gia nhập Công ty.