Vanadium Redox Flow-batterij
SECUNDAIRE BATTERIJEN – FLOW SYSTEMEN Overzicht
van MJ Watt-Smith, … FC Walsh, in Encyclopedia of Electrochemical Power Sources
Het vanadium–vanadium redoxstroombatterij (VRB)werd grotendeels ontwikkeld door M. Skyllas-Kazacos en collega's in 1983 aan de Universiteit van New South Wales, Australië. De technologie wordt nu ontwikkeld door verschillende organisaties, waaronder E-Fuel Technology Ltd in het Verenigd Koninkrijk en VRB Power Systems Inc. in Canada. Een bijzonder kenmerk van de VRB is dat het hetzelfde chemische element in beide gebruiktanode- en kathode-elektrolyten. De VRB maakt gebruik van de vier oxidatietoestanden van vanadium, en idealiter is er één redoxpaar vanadium in elke halfcel. De V(II)–(III) en V(IV)–(V) koppels worden respectievelijk in de negatieve en positieve halfcellen gebruikt. Meestal is de ondersteunende elektrolyt zwavelzuur (∼2–4 mol dm−3) en ligt de vanadiumconcentratie in het bereik van 1–2 mol dm−3.
De laad-ontlaadreacties in de VRB worden weergegeven in reacties [I] – [III]. Tijdens bedrijf bedraagt de nullastspanning doorgaans 1,4 V bij een laadtoestand van 50% en 1,6 V bij een laadtoestand van 100%. De elektroden die in VRB's worden gebruikt, zijn meestalkoolstof viltenof andere poreuze, driedimensionale vormen van koolstof. Batterijen met een lager vermogen hebben koolstof-polymeercomposietelektroden gebruikt.
Een groot voordeel van de VRB is dat het gebruik van hetzelfde element in beide halfcellen problemen helpt voorkomen die gepaard gaan met kruisbesmetting van de twee halfcelelektrolyten tijdens langdurig gebruik. De elektrolyt heeft een lange levensduur en problemen met afvalverwerking worden tot een minimum beperkt. De VRB biedt ook een hoge energie-efficiëntie (<90% bij grote installaties), lage kosten voor grote opslagcapaciteiten, uitbreidbaarheid van bestaande systemen en een lange levensduur. Mogelijke beperkingen zijn onder meer de relatief hoge kapitaalkosten van op vanadium gebaseerde elektrolyten, samen met de kosten en de beperkte levensduur van het ionenuitwisselingsmembraan.
Posttijd: 31 mei 2021