Iron redox flow battery
આયર્ન રેડોક્સ ફ્લો બેટરી (આઇ. આર. એફ. બી.), જેને આયર્ન સોલ્ટ બેટરી (આઇ. એસ. બી.) તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે આયર્ન સોલ્ટની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયા દ્વારા ઊર્જાનો સંગ્રહ કરે છે અને મુક્ત કરે છે. આ પ્રકારની બેટરી રેડોક્સ-ફ્લો બેટરી (આર. એફ. બી.) ના વર્ગની છે, જે સ્થિર ઉપયોગો માટે લિથિયમ-આયન બેટરી (એલ. આઈ. બી.) ના વૈકલ્પિક ઉકેલો છે. આઇ. આર. એફ. બી. 70 ટકા રાઉન્ડ ટ્રીપ ઊર્જા કાર્યક્ષમતા હાંસલ કરી શકે છે. તેની સરખામણીમાં, પમ્પ્ડ જળ ઊર્જા સંગ્રહ જેવી અન્ય લાંબા ગાળાની સંગ્રહ તકનીકો લગભગ 80 ટકા રાઉન્ડ ટ્રીપ ઊર્જા કાર્યક્ષમતા પૂરી પાડે છે. વિજ્ઞાન સુયોજન અને સામગ્રી આઇ. આર. એફ. બી. નું સુયોજન અન્ય રેડોક્સ-ફ્લો બેટરી પ્રકારોની જેમ જ સામાન્ય સુયોજન પર આધારિત છે. તેમાં બે ટાંકીઓનો સમાવેશ થાય છે, જે ચાર્જ વગરની સ્થિતિમાં ઓગળેલા આયર્ન (II) આયનોના ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનો સંગ્રહ કરે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટને બેટરી કોષમાં પમ્પ કરવામાં આવે છે જેમાં બે અલગ અર્ધ-કોષો હોય છે. ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયા દરેક અર્ધ-કોષની અંદર ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર થાય છે. આ કાર્બન આધારિત છિદ્રાળુ પટ્ટાઓ, કાગળ અથવા કાપડ હોઈ શકે છે. છિદ્રાળુ ફેલ્ટ્સનો ઉપયોગ ઘણીવાર થાય છે કારણ કે ઇલેક્ટ્રોડનો સપાટી વિસ્તાર ઊંચો હોય છે. દ્વિધ્રુવીય અને એકાધિકાર પ્લેટ સામાન્ય રીતે કાર્બન આધારિત સામગ્રી હોય છે. મોનોપોલર પ્લેટ સંબંધિત ઇલેક્ટ્રોડ અને વર્તમાન કલેક્ટરના સંપર્કમાં હોય છે. દ્વિધ્રુવીય પ્લેટ નજીકના કોષોને અલગ કરે છે અને એક બાજુ હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ અને બીજી બાજુ નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડના સંપર્કમાં હોય છે. અર્ધ-કોષોને વિભાજક દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે. આ એક આયનીય વિનિમય પટલ, કેશનિક વિનિમય પટલ અથવા છિદ્રાળુ વિભાજક હોઈ શકે છે. પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોલાઇટની અંદરનો ચાર્જ વિભાજક દ્વારા ચાર્જ કરેલી પ્રજાતિઓના સ્થળાંતર દ્વારા સંતુલિત થાય છે. આ કેશનિક વિનિમય પટલ સાથે H +, એનાયોનિક વિનિમય પટલ સાથે Cl-અથવા છિદ્રાળુ વિભાજક સાથે બંને હોઈ શકે છે. પટલનો ઉપયોગ કરવાનો ફાયદો વિભાજકમાંથી પસાર થતી પ્રજાતિઓની ઉચ્ચ પસંદગીમાં રહેલો છે. છિદ્રાળુ વિભાજક ઘણીવાર ઓછી પ્રતિકારકતા સાથે એક સસ્તો વિકલ્પ છે, જો કે, પ્રજાતિ ક્રોસઓવર ફક્ત વિભાજકના છિદ્રોના કદ અને પ્રજાતિના કદ પર આધારિત છે. તેથી, છિદ્રાળુ વિભાજક ઓછું પસંદગીયુક્ત હોય છે. સકારાત્મકથી નકારાત્મક અર્ધ-કોષમાં આયર્ન (III) નો ક્રોસઓવર કુલોમ્બિક કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો તરફ દોરી શકે છે કારણ કે તે નકારાત્મક બાજુએ આયર્ન (0) સાથે પ્રતિક્રિયા કરશે (પ્રતિક્રિયા 5). પછી એકલ કોષોને જોડી દેવામાં આવે છે અને દ્વિધ્રુવીય પ્લેટ દ્વારા શ્રેણીબદ્ધ રીતે વિદ્યુત રીતે જોડવામાં આવે છે, જેનાથી બેટરીનો ઢગલો બને છે. પ્રતિક્રિયાઓ ઊર્જા સંગ્રહ આયર્નની વિદ્યુતરાસાયણિક પ્રતિક્રિયા પર આધારિત છે. ચાર્જ દરમિયાન, આયર્ન (II) હકારાત્મક અર્ધ-કોષમાં (પ્રતિક્રિયા 1) આયર્ન (III) માં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે જ્યારે નકારાત્મક અર્ધ-કોષમાં આયર્ન (II) આયર્ન (0) (પ્રતિક્રિયા 2) માં ઘટાડો થાય છે. પછીની પ્રતિક્રિયાને પ્લેટિંગ પ્રતિક્રિયા પણ કહેવામાં આવે છે, કારણ કે આયર્ન (0) નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ પર જમા થાય છે. સ્રાવ દરમિયાન, પ્લેટેડ આયર્ન (0) ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં ઓગળી જાય છે જે આયર્ન (II) બનાવે છે, જ્યારે આયર્ન (III) હકારાત્મક અર્ધ-કોષમાં આયર્ન (II) માં ઘટાડો કરે છે. આઇ. આર. એફ. બી. નો નોમિનલ સેલ વોલ્ટેજ 1.21 વી છે. ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન પોઝિટિવ ઇલેક્ટ્રોઇટનો રંગ બદલાય છે, જેમાં આયર્ન (III) ક્લોરાઇડનો રંગ કથ્થઈ હોય છે અને આયર્ન (II) ક્લોરાઇડનો રંગ આછો લીલો હોય છે. આડઅસરો અનિચ્છનીય આડઅસરો કુલોમ્બિક કાર્યક્ષમતા અને ક્ષમતામાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે કારણ કે ચાર્જ ઉલટાવી ન શકાય તેવો ખોવાઈ જાય છે. એસિડિક આયર્ન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ જ્યારે હવાના સંપર્કમાં હોય ત્યારે ઓક્સિડાઇઝ થઈ શકે છે, તેથી, હવાના ઓક્સિડેશનને રોકવા માટે (પ્રતિક્રિયા 4) શમનકારી પગલાં લેવાની જરૂર છે (દા. ત., નિષ્ક્રિય વાતાવરણ હેઠળ કાર્યરત). હવાનું ઓક્સિડેશનઃ 4Fe2 + (aq) + O2 + 4H + → 4Fe3 + (aq) + 2H2O (4) વધુમાં, ફે3 + વિભાજકમાંથી સ્થળાંતર કરી શકે છે અને નકારાત્મક બાજુ પર પ્લેટેડ ફે0 સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ફે2 + બનાવે છે. આ સ્થળાંતર ખાસ કરીને માઇક્રોપોરસ વિભાજક (પ્રતિક્રિયા 5) નો ઉપયોગ કરતી વખતે થાય છે. ક્રોસઓવર પ્રતિક્રિયાઃ FE3 + (aq) + FE0 (s) 2FE2 + (aq) (5) ચાર્જ દરમિયાન, હાઇડ્રોજન વિકસિત થશે, કારણ કે હાઇડ્રોજન ઉત્ક્રાંતિ પ્રતિક્રિયા (HER) ની પ્રમાણભૂત ક્ષમતા FE2 +/FE3 + અને FE2 +/FE0 ની પ્રમાણભૂત ક્ષમતા વચ્ચે હોય છે. દ્રાવણમાં એસિડિક પ્રોટોન H + હાઇડ્રોજન ગેસ (પ્રતિક્રિયા 7) બનાવવા માટે પ્રતિક્રિયા આપે છે જ્યારે આયર્ન (II) હકારાત્મક અર્ધ-કોષ (પ્રતિક્રિયા 6) માં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. HER એ pH આધારિત છે. નીચા pH મૂલ્યો પર, H + ની સાંદ્રતા વધારે હોય છે, જે બાજુની પ્રતિક્રિયાના ગતિશાસ્ત્રમાં વધારો કરે છે. સમય જતાં, નકારાત્મક બાજુએ પીએચ વધે છે. pH ≤ 4 પર, અદ્રાવ્ય આયર્ન હાઇડ્રોક્સાઇડ રચાય છે અને વિભાજક પર જમા થાય છે. આ આયનીય સ્થાનાંતરણના પ્રતિકારમાં વધારો કરે છે, કુલોમ્બિક અને વોલ્ટેઇક કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો કરે છે અને આખરે કોષની નિષ્ફળતા તરફ દોરી જાય છે. સકારાત્મક અર્ધકોશઃ Fe2 + (aq) → Fe3 + (aq) + e − E0 = + 0.77 V (6) નકારાત્મક અર્ધકોશ પર HER: H + + e − 1⁄2 H2 (g) E0 = 0.00 V (7) ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં એસકોર્બિક એસિડ ઉમેરવાથી હાઇડ્રોજનની ઉત્ક્રાંતિમાં ઘટાડો થઈ શકે છે. એસ્કૉર્બિક એસિડ ઇલેક્ટ્રોડની નજીક પીએચ વધારીને કોલોમ્બિક કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે, જે આયર્ન જમા કરવાની ગતિશાસ્ત્રમાં સુધારો કરે છે. લગભગ 3 ની pH સાથે 60°C પર કામ કરવું 97.9% ની ઉચ્ચ કુલોમ્બિક કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે. ઓપરેટિંગ શરતો પી. એચ. આઇ. આર. એફ. બી. એ 3.5 થી નીચેના પી. એચ. મૂલ્યો પર કામ કરવાની જરૂર છે. આયર્ન (III) નું મીઠું pH> 3.5 પર અવક્ષેપિત થાય છે જે અદ્રાવ્ય ફે (OH) 3 બનાવે છે જેને રસ્ટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. જો કે, નીચા pH મૂલ્યો પર નકારાત્મક બાજુએ ચાર્જ દરમિયાન વધુ હાઇડ્રોજન વિકસિત થશે. ઉચ્ચ pH મૂલ્યો દ્વારા કુલોમ્બિક કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરી શકાય છે. તાપમાન હ્રુસ્કા એટ અલ. આઇ. આર. એફ. બી. ની કામગીરી પર તાપમાનની અસરનો અભ્યાસ કર્યો. ઊંચી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વાહકતા અને ઇલેક્ટ્રોડ ધ્રુવીકરણમાં ઘટાડાને કારણે ઊંચા તાપમાને વોલ્ટેઇક કાર્યક્ષમતા વધે છે. વધુમાં, ~ 60 ડિગ્રી સેલ્સિયસનું ઊંચું તાપમાન હાઇડ્રોજન ઉત્ક્રાંતિ પ્રતિક્રિયાની તુલનામાં આયર્ન જમા કરવાની ગતિશાસ્ત્રમાં સુધારો કરે છે, આમ કુલોમ્બિક કાર્યક્ષમતામાં વધારો થાય છે. આઇ. આર. એફ. બી. નીચા તાપમાને (~ 5 ડિગ્રી સેલ્સિયસ) પણ કામ કરી શકે છે, જો કે, પ્રતિક્રિયા ગતિશાસ્ત્રમાં ઘટાડો થાય છે, જે ઓછી વોલ્ટેઇક કાર્યક્ષમતા તરફ દોરી જાય છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટની રચના બેઝ ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં આયર્ન (II) ક્ષાર હોય છે જે પાણીમાં ઓગળી જાય છે. SO42-અથવા Cl-સંભવિત પ્રતિ આયન છે. આયર્ન (II) ક્લોરાઇડ ઘણીવાર પસંદગીની પસંદગી છે કારણ કે તેની વાહકતા આયર્ન (II) સલ્ફેટ કરતાં વધારે હોય છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટની આયનીય વાહકતામાં વધારો કરીને, વોલ્ટેઇક કાર્યક્ષમતા અને આમ એકંદર ઊર્જા કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરી શકાય છે. એન. એચ. 4સી. એલ., (એન. એચ. 4) 2એસ. ઓ. 4, કે. સી. એલ., એન. એ. 2એસ. ઓ. 4 અને એન. એ. સી. એલ. સંભવિત સહાયક ઉમેરણો છે. રસ્ટ વરસાદ ઘટાડવા માટે વધુ ઉમેરણોની તપાસ કરવામાં આવી હતી. આયર્ન સોલ્ટને લિગાન્ડ્સ સાથે કોમ્પ્લેક્સ કરવાથી ફે (ઓ. એચ.) 3ના વરસાદમાં અવરોધ આવી શકે છે કારણ કે લિગાન્ડ્સ આયર્ન સોલ્ટને સ્થિર કરે છે. સંભવિત ઉમેરણો જેમાં તપાસ કરવામાં આવી હતી તેમાં સાઇટ્રેટ, ડી. એમ. એસ. ઓ., ગ્લિસરોલ, મેલિક એસિડ, મેલોનિક એસિડ અને ઝાયલિટોલનો સમાવેશ થાય છે. બફર એડિટિવ્સ (દા. ત., એસકોર્બિક એસિડ) હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન દરમિયાન સતત પીએચ જાળવવામાં મદદ કરે છે. વધુમાં, આ ઉમેરણો ઇલેક્ટ્રોડની સક્રિય સાઇટ્સ પર શોષાય છે, જે H + શોષણ માટે આ સાઇટ્સને અવરોધે છે અને હાઇડ્રોજન ઉત્ક્રાંતિ પ્રતિક્રિયા માટે વધુ પડતી ક્ષમતામાં વધારો કરે છે. એક મુખ્ય પડકાર હાઇડ્રોજન ઉત્ક્રાંતિ પ્રતિક્રિયાને ઘટાડવાનો છે. એક પદ્ધતિ અલગ ધાતુ (દા. ત., કેડમિયમ) ની સહ-જમાખોરી દ્વારા છે, જે તેને અવરોધી શકે છે, અને લોખંડ જમા કરતી વખતે કુલોમ્બિક કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે. પુનઃ સંતુલન પ્રણાલીઓ HER સાથે સમસ્યાનું સમાધાન કરવા માટે વિવિધ અભિગમો છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં ઉમેરણો હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન ઘટાડી શકે છે (પ્રકરણ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ જુઓ), જો કે, ઉમેરણો HER ને સંપૂર્ણપણે દૂર કરી શકતા નથી. તેથી, સાહિત્યમાં વૈકલ્પિક ઉકેલો સૂચવવામાં આવ્યા છે. HER ની પ્રતિકૂળ પ્રતિક્રિયા રાસાયણિક અથવા વિદ્યુતરાસાયણિક રીતે પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. રાસાયણિક ઉકેલો ટ્રિકલ-બેડ રિએક્ટર અથવા ઇન-ટેન્ક હાઇડ્રોજન-ફેરિક આયન પુનઃસંયોજન પ્રણાલીઓ છે. ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ અભિગમ હાઇડ્રોજન-આયર્ન ઇંધણ કોષને આઈ. આર. એફ. બી. સાથે જોડવાનો છે. આ આઈ. આર. એફ. બી. ને સ્વાસ્થ્યની મૂળ સ્થિતિમાં પાછા લાવી શકે છે. ટ્રિકલ-બેડ રિએક્ટર એ એક રાસાયણિક રિએક્ટર છે જેમાં ભરેલા બેડમાં ઉત્પ્રેરક હોય છે (દા. ત. પ્લેટિન). આ પ્રકારની પુનર્સંતુલન પ્રણાલી આઈ. આર. એફ. બી. સાથે જોડાયેલી છે. આઇ. આર. એફ. બી. માંથી ઇલેક્ટ્રોલાઇટને રિએક્ટરની ટોચ પરથી પેક્ડ બેડમાં ફ્લશ કરવામાં આવે છે જ્યારે હાઇડ્રોજન ગેસ તળિયેથી આગળ વધારવામાં આવે છે. ત્રણ તબક્કાની સીમા (ઉત્પ્રેરક, હાઇડ્રોજન ગેસ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ) પર વધારાનું આયર્ન (III) અને હાઇડ્રોજન વચ્ચેની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા થાય છે જે આયર્ન (II) અને H + બનાવે છે. ટ્રિકલ-બેડ રિએક્ટરમાંથી વધારાનો ગેસ દૂર કરવામાં આવે છે અને પછી ઇલેક્ટ્રોલાઇટને ફરીથી આઇ. આર. એફ. બી. માં પમ્પ કરવામાં આવે છે. ઇન-ટેન્ક પુનર્સંતુલન પ્રણાલી પણ આયર્ન (III) અને H2ની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા પર આધારિત છે, પરંતુ તે IRFBની સકારાત્મક ટાંકીમાં થાય છે. નકારાત્મક અર્ધ-કોષમાં ઉત્પન્ન થતા હાઇડ્રોજનને નકારાત્મકમાંથી સકારાત્મક ટાંકીમાં મોકલવામાં આવે છે. હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં પ્રવાહી સ્તરને લંબરૂપ સ્થિત થયેલ છે. ઉપલા ભાગને ઉત્પ્રેરક સ્તરથી કોટેડ કરવામાં આવે છે (દા. ત. પ્લેટિનમ). કેશિકા અસર દ્વારા, હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ફેલ્ડમાંથી ઉત્પ્રેરક સ્તરમાં વહે છે. અહીં, ત્રણ તબક્કાની સીમા (ઉત્પ્રેરક, H2, Fe3 +) પર H + અને Fe2 + ની રચના કરતી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા થાય છે. એક અલગ વિકલ્પ એ છે કે આઇ. આર. એફ. બી. ને હાઇડ્રોજન-આયર્ન ફ્યુઅલ સેલ સાથે જોડવું. આઇ. આર. એફ. બી. માંથી ઉત્પાદિત હાઇડ્રોજનને પુનર્સંતુલન ઇંધણ કોષ પ્રણાલીની નકારાત્મક બાજુએ મોકલવામાં આવે છે જ્યારે આઇ. આર. એફ. બી. ના ઇલેક્ટ્રોલાઇટને સકારાત્મક બાજુએ પમ્પ કરવામાં આવે છે. નકારાત્મક બાજુએ, હાઇડ્રોજન ઉત્પ્રેરક સ્તર (દા. ત., પ્લેટિનમ, પેલેડિયમ) પર એસિડિક પ્રોટોન (H +) પર પ્રતિક્રિયા આપે છે. નકારાત્મક બાજુએ, વધારાનું ફે 3 + ઘટાડીને ફે 2 + (પ્રતિક્રિયા 8) કરવામાં આવે છે. પુનર્સંતુલન પ્રતિક્રિયાઃ 2Fe3 + (aq) + 1⁄2H2 (g) → 2Fe2 + (aq) + H + (8) ફાયદા અને ગેરફાયદા સામાન્ય રીતે રિડોક્સ-ફ્લો બેટરીનો ફાયદો શક્તિ અને ઊર્જાની અલગ માપનીયતા છે, જે તેમને સ્થિર ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓ માટે સારા ઉમેદવાર બનાવે છે. આનું કારણ એ છે કે પાવર માત્ર સ્ટેકના કદ પર આધારિત હોય છે જ્યારે ક્ષમતા માત્ર ઇલેક્ટ્રોલાઇટના કદ પર આધારિત હોય છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પાણી પર આધારિત હોવાથી, તે જ્વલનશીલ નથી. બધા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઘટકો બિન-ઝેરી અને વિપુલ પ્રમાણમાં ઉપલબ્ધ છે. બંને અર્ધ-કોષોમાં પ્રતિક્રિયાઓ એક જ પ્રજાતિના દ્રાવ્ય ક્ષાર છે અને માત્ર તેમની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ (ફે0, ફે2 +, ફે3 +) માં અલગ પડે છે. આનો અર્થ એ છે કે સક્રિય પ્રજાતિઓનું અનિચ્છનીય પટલ ક્રોસઓવર અપરિવર્તનીય પ્રતિક્રિયાત્મક નુકસાન તરફ દોરી જતું નથી, પરંતુ ટ્રિકલ-બેડ રિએક્ટર અથવા ફ્યુઅલ સેલનો ઉપયોગ કરીને તેને ફરીથી સંતુલિત કરી શકાય છે. આયર્ન ક્લોરાઇડ સસ્તી અને વ્યાપક રીતે ઉપલબ્ધ છે કારણ કે તે સ્ટીલના ઉત્પાદનનું પેટા-ઉત્પાદન છે. આઇ. આર. એફ. બી. વિવિધ તાપમાન શ્રેણીઓમાં સ્થિર છે, તેથી, સ્થિર ઊર્જા સંગ્રહનો ઉપયોગ થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમની જરૂર વગર ઊંચા તાપમાનવાળા પ્રદેશોમાં થઈ શકે છે. [5] બેટરીની કાર્યક્ષમતાને ઊંચા તાપમાનથી પણ ફાયદો થશે. અન્ય બેટરી પ્રકારો (દા. ત. વેનેડિયમ-રેડોક્સ-ફ્લો બેટરી (વી. આર. એફ. બી.) ઊંચા તાપમાને કામ કરી શકતી નથી. દાખલા તરીકે, VRFBsમાં ઝેરી વેનેડિયમ પેન્ટોક્સાઇડ (V2O5) ~ 40°C પર અવક્ષેપિત થાય છે. એકંદરે, ઘટકોની કિંમત ઓછી છે (2 $/કિલો આયર્ન) અને વિપુલ પ્રમાણમાં ઉપલબ્ધ છે. અન્ય તમામ ભાગો (દા. ત. પટલ, દ્વિધ્રુવી પ્લેટ, મોનોપોલર પ્લેટ, ફ્રેમ, ગાસ્કેટ, પંપ) બજારમાં વ્યાપકપણે ઉપલબ્ધ છે અને આ બેટરીઓનું ઉત્પાદન વધતાં સંબંધિત ખર્ચમાં ઘટાડો થવાની અપેક્ષા રાખી શકાય છે. વધુમાં, ~ 1000 ચક્રના અપેક્ષિત જીવનકાળ સાથે લિથિયમ-આયન બેટરીની સરખામણીમાં, IRFB 10.000 ચક્ર સાથે> 20 વર્ષની સંભવિત બેટરી જીવનકાળનું વચન આપે છે. ગેરફાયદા ક્ષમતા માત્ર ઇલેક્ટ્રોલાઇટના જથ્થા પર આધારિત નથી હોતી, જેમ કે અન્ય આર. એફ. બી. ની બાબતમાં હોય છે, જે માત્ર દ્રાવણમાં વિદ્યુતરાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ પર આધારિત હોય છે (દા. ત. વીઆરએફબી). તેના બદલે, આઇ. આર. એફ. બી. માં નકારાત્મક અર્ધ-કોષની અંદર પ્લેટિંગ આયર્નનું પ્રમાણ ક્ષમતા પર અસર કરે છે. આમ, ઊર્જા ક્ષમતા અને સ્ટેકનું કદ અન્ય આર. એફ. બી. ની જેમ સંપૂર્ણપણે અલગ નથી થતું. ચાર્જ પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, હાઇડ્રોજન નકારાત્મક બાજુએ વિકસિત થાય છે, જે કુલોમ્બિક કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો કરે છે. વધુમાં, પીએચમાં વધારો અદ્રાવ્ય ફે (ઓએચ) 3 (રસ્ટ) વરસાદ તરફ દોરી જાય છે, જેની સારવાર ન કરવામાં આવે તો તે કોષના મૃત્યુ તરફ દોરી શકે છે. જો કે, પુનઃ સંતુલન પ્રણાલી આઇ. આર. એફ. બી. ને સ્વાસ્થ્યની સ્થિતિમાં પાછા લાવી શકે છે. બિન-આર. એફ. બી. પ્રણાલીઓની સરખામણીમાં, તમામ પ્રવાહ બેટરીઓમાં પંપ અને વાલ્વ જેવા સહાયક ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે, જેને નિયમિત જાળવણી ચક્રની જરૂર પડે છે. અરજી આઈ. આર. એફ. બી. નો ઉપયોગ નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતો (દા. ત. સૌર, પવન, પાણી) ની ઓછી માંગ પર ઉર્જાનો સંગ્રહ કરવા અને વધુ માંગ પર ઉર્જાને મુક્ત કરવા માટે મોટા પાયે ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓ તરીકે થઈ શકે છે. જેમ જેમ અશ્મિભૂત ઇંધણમાંથી નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતો તરફ ઉર્જા સંક્રમણ પ્રગતિ કરી રહ્યું છે, તેમ તેમ વધારાની ઉર્જાના સંગ્રહની માંગ વધી રહી છે. ઇ. એસ. એસ. ઇન્ક. એક અમેરિકન કંપની છે જે <આઇ. ડી. 1> ચક્ર સાથે આઇ. આર. એફ. બી. વિકસાવી રહી છે અને તેનું નિર્માણ કરી રહી છે, જે 600 કેડબલ્યુએચ સુધીની ક્ષમતા અને 50 કેડબલ્યુ અને 90 કેડબલ્યુ વચ્ચે વૈકલ્પિક પાવર રૂપરેખાંકનો સાથે 4 થી 12 કલાકની ઊર્જા સંગ્રહિત કરે છે. વોલ્ટસ્ટોરેજ જીએમબીએચ એ જર્મન સ્થિત કંપની છે જે યુરોપિયન બજાર પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. તેનો ધ્યેય 5 x 50 કેડબલ્યુએચ સુધીની કાસ્કેડેબલ બેટરીઓ વિકસાવવાનો છે, જેમાં 9.4 મેગાવોટ અથવા એકર દીઠ 234 એમડબલ્યુએચની ક્ષમતા છે, જેમાં 70 ટકા કાર્યક્ષમતા છે, જેનું આયુષ્ય> 20 વર્ષ અને> 10.000 ચક્ર છે. સેક્રામેન્ટો મ્યુનિસિપલ યુટિલિટી ડિસ્ટ્રિક્ટે સપ્ટેમ્બર 2022ના ઈતિહાસમાં હ્રુસ્કા એટ અલમાં આયર્ન ફ્લો બૅટરી સ્થાપિત કરી હતી. 1981માં આઇ. આર. એફ. બી. રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું અને સામગ્રીની પસંદગી, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઉમેરણો, તાપમાન અને પી. એચ. અસરના સંદર્ભમાં પ્રણાલીનું વધુ વિશ્લેષણ કર્યું હતું. આ જૂથે વધુ વિકાસ માટે પાયાની કામગીરી કરી હતી. 1979માં, થેલર એટ. અલ. ક્રોમિયમ-આયર્ન રેડોક્સ ફ્લો બેટરી માટે પુનર્સંતુલન કોષ તરીકે આયર્ન-હાઇડ્રોજન ઇંધણ કોષ રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો, જેને સ્ટાલનેક એટ અલ દ્વારા આયર્ન-રેડોક્સ ફ્લો બેટરી માટે 1983માં સ્વીકારવામાં આવ્યો હતો. વધુ વિકાસ ઇંધણ કોષમાં એક અલગ પ્રણાલી તરીકે થયો. સિસ્ટમની શરૂઆત થઈ ત્યારથી આઇ. આર. એફ. બી. સતત વિકસાવવામાં આવી રહી છે. પીટેક એટ અલ. ઘન લાગ્યું ઇલેક્ટ્રોડ્સને સ્લરી ઇલેક્ટ્રોડ્સ સાથે બદલવામાં આવે છે (દા. ત. એમડબલ્યુસીએનટી). સંશોધન જૂથોએ તેને ઘટાડવા માટે વિવિધ ઉમેરણોના વિશ્લેષણ પર કામ કર્યું હતું. [8] નોએક એટ અલ. વિવિધ સહાયક ક્ષારની તપાસ કરી (દા. ત. 2021માં K +, Cs +, Mg2 +, Al3 +) અને ગૌણ ધાતુઓ જેમાં Cu, Tl, Pd અને Cd આશાસ્પદ ધાતુઓ છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં લિગાન્ડ્સ ઉમેરવાથી, આમ, આયર્ન કોમ્પ્લેક્સની રચના થાય છે, સેલ વોલ્ટેજ વધે છે. ગોંગ એટ અલ. વિવિધ રીડોક્સ જોડીને વિવિધ લિગાન્ડ્સ સાથે જોડવામાં આવે છે અને આલ્કલાઇન વાતાવરણમાં [ફે (સી. એન.) 6] 3-/ [ફે (સી. એન.) 6] 4-અને [ફે (ટી. ઇ. ઓ. એ.) ઓ. એચ.] −/[ફે (ટી. ઇ. ઓ. એ.) ઓ. એચ.] 2-સાથે સેલ વોલ્ટેજને 1.2 વી. થી વધારીને 1.34 વી. કરવામાં આવે છે. વિવિધ પુનર્સંતુલન પ્રણાલીઓનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું અને નોએક વગેરે. અલ. પુનઃ સંતુલન પ્રણાલી તરીકે બળતણ કોષ સાથે આઇ. આર. એફ. બી. ને જોડવાની વધુ તપાસ કરવામાં આવી. વૈકલ્પિક ઊર્જા સંગ્રહ માટે પ્રેરણા વધારે હોવાથી વિકાસ ચાલુ છે. ડેટા સંદર્ભો ફ્લો બેટરીઓ