Batterie à flux redox au vanadiumLa batterie redox au vanadium (VRB), de son nom complet, est un type de batterie redox dans laquelle les substances actives circulent à l'état liquide. Si les batteries redox fer-chrome existent depuis les années 1960, les batteries redox au vanadium ont été proposées en 1985 par Marria Kacos à l'Université de Nouvelle-Galles du Sud en Australie. Après plus de vingt ans de recherche et développement, cette technologie est sur le point d'être mature. Au Japon, les batteries au vanadium fixes (par opposition aux batteries pour véhicules électriques) destinées aux centrales électriques de régulation de pointe et au stockage de l'énergie éolienne connaissent un développement rapide, et des systèmes de stockage d'énergie par batteries au vanadium de haute puissance sont désormais utilisés et commercialisés.
L'énergie électrique debatterie au vanadiumest stockée sous forme d'énergie chimique dans un électrolyte d'acide sulfurique d'ions vanadium de différents états de valence, et lehydraulique électrolytiqueLa pression est appliquée à la pile de batteries par une pompe externe. Sous l'effet de la force mécanique, la pression hydraulique électrolytique circule dans différents réservoirs de stockage de liquide et dans le circuit fermé de la demi-batterie. Une membrane échangeuse de protons sert de diaphragme à la batterie ; la solution électrolytique circule parallèlement à la surface des électrodes et une réaction électrochimique se produit. L'énergie chimique stockée dans la solution est convertie en énergie électrique par la collecte et la conduction du courant à travers les deux plaques d'électrodes. Ce processus de réaction réversible permet à la batterie au vanadium d'être chargée, déchargée et rechargée sans problème. L'électrolyte positif est composé de solutions ioniques V(V) et V(IV), l'électrolyte négatif de solutions ioniques V(III) et V(II). Lors de la charge, les électrodes positives sont constituées respectivement de solutions ioniques V(V) et V(II). Lors de la décharge, les électrodes positives et négatives sont respectivement constituées de solutions ioniques V(IV) et V(III). La conduction interne de la batterie s'effectue par conduction d'ions H+. Les ions V(V) et V(IV) existent respectivement sous la forme d'ions VO2+ et VO2+ en solution acide, de sorte que les réactions positives et négatives des batteries au vanadium peuvent être exprimées comme suit :
Électrode positive pendant la charge : VO2++H2O→VO2++2H++e-
Électrode négative lors de la charge : V3++ e-→V2+
Décharge de l'anode : VO2++2H++e-→VO2++H2O
Décharge de l'électrode négative : V2+→V3++ e-
Utilisé comme système de stockage d'énergie,batteries au vanadiumprésentent les caractéristiques suivantes
1. La puissance de sortie de la batterie dépend de la taille de la pile de batteries, la capacité de stockage d'énergie dépend du stockage et de la concentration de l'électrolyte, sa conception est donc très flexible ; lorsque la puissance de sortie est certaine, pour augmenter la capacité de stockage d'énergie, il suffit d'augmenter le volume du réservoir de stockage d'électrolyte ou d'améliorer la concentration de l'électrolyte ;
2. La substance active de la batterie au vanadium est liquide, l'électrolyte ne contient qu'un seul ion.ion vanadium, de sorte qu'il n'y a pas de changement de phase des autres batteries lors de la charge et de la décharge, la batterie a une longue durée de vie ;
3. Les performances de charge et de décharge sont bonnes, la batterie peut être déchargée profondément sans être endommagée ;
4. Faible autodécharge : lorsque le système est en mode fermé, l'électrolyte dans le réservoir ne présente aucun phénomène d'autodécharge ;
5. Liberté d'emplacement de la batterie au vanadium, le système peut fonctionner en mode fermé entièrement automatique, sans pollution, maintenance simple, faible coût d'exploitation ;
6. Le système de batterie ne présente aucun risque d'explosion ou d'incendie, sécurité élevée ;
7. Les composants de la batterie sont principalement composés de matériaux carbonés bon marché, de plastiques techniques, les sources de matériaux sont abondantes, faciles à recycler, et ne nécessitent pas de métaux précieux comme catalyseur d'électrode ;
8. Haute efficacité énergétique, jusqu'à 75 % à 80 %, rapport coût-performance très élevé ;
9. Vitesse de démarrage rapide : si le réacteur est plein d'électrolyte, il peut être démarré en moins de 2 minutes, et le passage de l'état de charge à l'état de décharge ne nécessite que 0,02 seconde pendant le fonctionnement.
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