Batteria a flusso Redox al vanadio, nome completo Vanadium REDOX flow batteria (VRB), è un tipo di batteria REDOX in cui circolano sostanze attive allo stato liquido. Le batterie REDOX al ferro-cromo esistono dagli anni '60, ma le batterie REDOX al vanadio sono state proposte nel 1985 da Marria Kacos presso l'Università del Nuovo Galles del Sud in Australia e, dopo oltre due decenni di ricerca e sviluppo, la tecnologia è al limite di maturità. In Giappone, le batterie al vanadio di tipo fisso (al contrario dei veicoli elettrici) per le centrali elettriche con regolazione di picco e per lo stoccaggio dell'energia eolica si stanno sviluppando rapidamente e sono stati utilizzati e commercializzati sistemi di stoccaggio dell'energia con batterie al vanadio ad alta potenza.
L'energia elettrica dibatteria al vanadioviene immagazzinato come energia chimica nell'elettrolita di acido solforico di ioni vanadio di diversi stati di valenza, e ilidraulico elettroliticola pressione viene immessa nella pila della batteria tramite una pompa esterna. Sotto l'azione della potenza meccanica, la pressione idraulica elettrolitica circola in diversi serbatoi di stoccaggio del liquido e nel circuito chiuso di mezza batteria. La membrana a scambio protonico viene utilizzata come diaframma del pacco batteria e la soluzione elettrolitica scorre parallela alla superficie dell'elettrodo e si verifica la reazione elettrochimica. L'energia chimica immagazzinata nella soluzione viene convertita in energia elettrica raccogliendo e conducendo la corrente attraverso le piastre a doppio elettrodo. Questo processo di reazione reversibile consente alla batteria al vanadio di essere caricata, scaricata e ricaricata senza problemi. L'elettrolita positivo è costituito dalla soluzione ionica V(Ⅴ) e V(Ⅳ), l'elettrolita negativo è costituito dalla soluzione ionica V(Ⅲ) e V(Ⅱ), carica della batteria, materiale positivo per la soluzione ionica V(Ⅴ), V(Ⅱ) ionico soluzione, scarica della batteria, elettrodo positivo e negativo rispettivamente per la soluzione ionica V(Ⅳ) e V(Ⅲ), la batteria interna tramite conduzione H+. Gli ioni V(Ⅴ) e V(Ⅳ) esistono sotto forma di ione VO2+ e ione VO2+ rispettivamente in soluzione acida, quindi le reazioni positive e negative delle batterie al vanadio possono essere espresse come segue:
Elettrodo positivo durante la carica: VO2++H2O→VO2++2H++e-
Elettrodo negativo durante la carica: V3++ e-→V2+
Anodo di scarico: VO2++2H++e-→VO2++H2O
Elettrodo negativo a scarica: V2+→V3++ e-
Utilizzato come sistema di accumulo di energia,batterie al vanadioavere le seguenti caratteristiche
1, la potenza di uscita della batteria dipende dalle dimensioni della pila di batterie, la capacità di accumulo di energia dipende dallo stoccaggio e dalla concentrazione dell'elettrolita, quindi il suo design è molto flessibile, quando la potenza di uscita è certa, per aumentare la capacità di accumulo di energia, come basta aumentare il volume del serbatoio di stoccaggio dell'elettrolito o migliorare la concentrazione dell'elettrolito;
2, il principio attivo della batteria al vanadio esiste nel liquido, lo ione elettrolitico è uno soloione vanadio, quindi non vi è alcun cambiamento di fase delle altre batterie durante la carica e la scarica, la batteria ha una lunga durata;
3, carica, prestazione di scarico è buona, può essere scarica profonda senza danneggiare la batteria;
4. Bassa autoscarica, quando il sistema è in modalità chiusa, l'elettrolita nel serbatoio non presenta fenomeni di autoscarica;
5, libertà di posizione della batteria al vanadio, il sistema può essere un funzionamento chiuso completamente automatico, nessun inquinamento, manutenzione semplice, bassi costi operativi;
6, il sistema della batteria non presenta potenziale esplosione o pericolo di incendio, elevata sicurezza;
7, le parti della batteria sono per lo più materiali di carbonio economici, tecnopolimeri, le fonti di materiali sono ricche, facili da riciclare, non necessitano di metalli preziosi come catalizzatore di elettrodi;
8, alta efficienza energetica, fino al 75% ~ 80%, prestazioni a costi molto elevati;
9. Rapida velocità di avvio, se il reattore è pieno di elettrolita, può essere avviato entro 2 minuti e l'interruttore dello stato di carica e scarica richiede solo 0,02 secondi durante il funzionamento.
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