Vanadium-Redox-Flow-Batterie, vollständiger Name Vanadium REDOX Flow Batterie (VRB), ist eine Art REDOX-Batterie, in der Wirkstoffe in flüssigem Zustand zirkulieren. Eisen-Chrom-REDOX-Batterien gibt es schon seit den 1960er-Jahren, Vanadium-REDOX-Batterien wurden jedoch 1985 von Marria Kacos an der University of New South Wales in Australien vorgeschlagen, und nach mehr als zwei Jahrzehnten Forschung und Entwicklung steht die Technologie kurz vor der Tür der Reife. In Japan entwickeln sich fest installierte Vanadiumbatterien (im Gegensatz zu Elektrofahrzeugen) für Kraftwerke zur Spitzenregulierung und zur Speicherung von Windenergie rasant, und Hochleistungs-Vanadiumbatterie-Energiespeichersysteme wurden in Betrieb genommen und kommerzialisiert.
Die elektrische Energie vonVanadium-BatterieIm schwefelsauren Elektrolyten wird als chemische Energie Vanadium-Ionen verschiedener Wertigkeitszustände gespeichert, und dieelektrolytisch hydraulischÜber eine externe Pumpe wird Druck auf den Batteriestapel ausgeübt. Unter der Wirkung mechanischer Kraft zirkuliert der elektrolytische Hydraulikdruck in verschiedenen Flüssigkeitsspeichertanks und im geschlossenen Kreislauf der Halbbatterie. Die Protonenaustauschmembran wird als Membran des Batteriesatzes verwendet, und die Elektrolytlösung fließt parallel zur Elektrodenoberfläche und es kommt zu einer elektrochemischen Reaktion. Die in der Lösung gespeicherte chemische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt, indem Strom gesammelt und durch die Doppelelektrodenplatten geleitet wird. Dieser reversible Reaktionsprozess ermöglicht ein reibungsloses Laden, Entladen und Wiederaufladen der Vanadiumbatterie. Positiver Elektrolyt besteht aus V(Ⅴ)- und V(Ⅳ)-Ionenlösung, negativer Elektrolyt besteht aus V(Ⅲ)- und V(Ⅱ)-Ionenlösung, Batterieladung, positives Material für V(Ⅴ)-Ionenlösung, V(Ⅱ)-Ionenlösung Lösung, Batterieentladung, positive und negative Elektrode bzw. für V(Ⅳ) und V(Ⅲ) ionische Lösung, die Batterie im Inneren durch H+-Leitung. V(Ⅴ)- und V(Ⅳ)-Ionen liegen in Form von VO2+-Ionen bzw. VO2+-Ionen in saurer Lösung vor, sodass die positiven und negativen Reaktionen von Vanadiumbatterien wie folgt ausgedrückt werden können:
Positive Elektrode beim Laden: VO2++H2O→VO2++2H++e-
Negative Elektrode beim Laden: V3++ e-→V2+
Entladungsanode: VO2++2H++e-→VO2++H2O
Entladung negative Elektrode: V2+→V3++ e-
Als Energiespeichersystem genutzt,Vanadium-Batterienhaben die folgenden Eigenschaften
1, die Ausgangsleistung der Batterie hängt von der Größe des Batteriestapels ab, die Energiespeicherkapazität hängt von der Elektrolytspeicherung und -konzentration ab, sodass ihr Design sehr flexibel ist, wenn die Ausgangsleistung sicher ist, um die Energiespeicherkapazität zu erhöhen solange das Volumen des Elektrolytspeichertanks vergrößert oder die Elektrolytkonzentration verbessert wird;
2, der Wirkstoff der Vanadiumbatterie liegt in der Flüssigkeit vor, das Elektrolytion ist nur einsVanadiumionDadurch kommt es beim Laden und Entladen nicht zu einem Phasenwechsel anderer Akkus, der Akku hat eine lange Lebensdauer;
3, Lade- und Entladeleistung ist gut, kann tiefentladen werden, ohne die Batterie zu beschädigen;
4. Geringe Selbstentladung: Wenn sich das System im geschlossenen Modus befindet, weist der Elektrolyt im Tank kein Selbstentladungsphänomen auf.
5, Vanadium-Batterie-Standortfreiheit, das System kann vollautomatischer geschlossener Betrieb sein, keine Umweltverschmutzung, einfache Wartung, niedrige Betriebskosten;
6, das Batteriesystem birgt keine potenzielle Explosions- oder Brandgefahr, hohe Sicherheit;
7. Die Batterieteile bestehen größtenteils aus billigen Kohlenstoffmaterialien und technischen Kunststoffen. Die Materialquellen sind reichhaltig, leicht zu recyceln und benötigen keine Edelmetalle als Elektrodenkatalysator.
8, hohe Energieeffizienz, bis zu 75 % ~ 80 %, sehr hohe Kostenleistung;
9. Schnelle Startgeschwindigkeit: Wenn der Reaktor mit Elektrolyt gefüllt ist, kann er innerhalb von 2 Minuten gestartet werden, und der Lade- und Entladezustandsschalter benötigt während des Betriebs nur 0,02 Sekunden.
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