بطارية تدفق الأكسدة والاختزال الفاناديوم - البطاريات الثانوية - أنظمة التدفق | ملخص

بطارية تدفق الأكسدة والاختزال الفاناديوم

البطاريات الثانوية – نظرة عامة على أنظمة التدفق

من MJ Watt-Smith، ... FC Walsh، في موسوعة مصادر الطاقة الكهروكيميائية

الفاناديوم –بطارية تدفق الأكسدة والاختزال الفاناديوم (VRB)كان رائدًا إلى حد كبير بواسطة M. Skyllas-Kazacos وزملائه في عام 1983 في جامعة نيو ساوث ويلز، أستراليا. يتم الآن تطوير هذه التقنية من قبل العديد من المنظمات بما في ذلك E-Fuel Technology Ltd في المملكة المتحدة وشركة VRB Power Systems Inc. في كندا. من السمات الخاصة لـ VRB أنها تستخدم نفس العنصر الكيميائي في كل منالأنود والكهارل الكاثود. يستخدم VRB حالات الأكسدة الأربع للفاناديوم، ومن الناحية المثالية، يوجد زوج واحد من الأكسدة والاختزال من الفاناديوم في كل نصف خلية. يتم استخدام الأزواج V(II)–(III) وV(IV)–(V) في الخلايا النصفية السلبية والإيجابية، على التوالي. عادة، يكون الإلكتروليت الداعم هو حمض الكبريتيك (∼2–4 مول ديسم−3) ويكون تركيز الفاناديوم في حدود 1–2 مول ديسيمتر−3.

تظهر تفاعلات الشحن والتفريغ في VRB في التفاعلات [I] – [III]. أثناء التشغيل، يكون جهد الدائرة المفتوحة عادةً 1.4 فولت عند حالة الشحن بنسبة 50% و1.6 فولت عند حالة الشحن بنسبة 100%. الأقطاب الكهربائية المستخدمة في VRBs عادة ما تكونلباد الكربونأو غيرها من أشكال الكربون المسامية ثلاثية الأبعاد. تستخدم البطاريات ذات الطاقة المنخفضة أقطابًا كهربائية مركبة من الكربون والبوليمر.

الميزة الرئيسية لـ VRB هي أن استخدام نفس العنصر في كلا نصفي الخلايا يساعد على تجنب المشكلات المرتبطة بالتلوث المتبادل بين إلكتروليتات نصف الخلية أثناء الاستخدام طويل المدى. يتمتع المنحل بالكهرباء بعمر طويل ويتم تقليل مشكلات التخلص من النفايات إلى الحد الأدنى. يوفر VRB أيضًا كفاءة عالية في استخدام الطاقة (أقل من 90% في التركيبات الكبيرة)، وتكلفة منخفضة لإمكانيات التخزين الكبيرة، وإمكانية ترقية الأنظمة الحالية، ودورة حياة طويلة. تشمل القيود المحتملة التكلفة الرأسمالية المرتفعة نسبيًا للإلكتروليتات القائمة على الفاناديوم بالإضافة إلى التكلفة والعمر المحدود لغشاء التبادل الأيوني.