Batterie à flux redox au vanadium, de son nom complet « batterie à flux REDOX au vanadium » (VRB), est un type de batterie REDOX dans lequel les substances actives circulent à l'état liquide. Les batteries REDOX fer-chrome existent depuis les années 1960, mais les batteries REDOX au vanadium ont été proposées en 1985 par Marria Kacos de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud en Australie. Après plus de deux décennies de recherche et développement, la technologie est sur le point d'atteindre sa maturité. Au Japon, les batteries au vanadium de type fixe (par opposition aux batteries pour véhicules électriques) pour les centrales électriques à régulation de pointe et le stockage d'énergie éolienne se développent rapidement, et des systèmes de stockage d'énergie à batterie au vanadium haute puissance ont été mis en service et commercialisés.
L'énergie électrique debatterie au vanadiumest stocké sous forme d'énergie chimique dans un électrolyte d'acide sulfurique composé d'ions vanadium de différents états de valence, et lehydraulique électrolytiqueLa pression est appliquée à la batterie par une pompe externe. Sous l'action de la force mécanique, la pression électrolytique hydraulique 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 s'écoule parallèlement à la surface de l'électrode, provoquant une réaction électrochimique. L'énergie chimique stockée dans la solution est convertie en énergie électrique par la collecte et la conduction du courant à travers les doubles plaques d'électrode. Ce processus de réaction réversible permet à la batterie au vanadium de se charger, de se décharger et de se recharger en douceur. L'électrolyte positif est constitué de solutions ioniques V(Ⅴ) et V(Ⅳ), l'électrolyte négatif est constitué de solutions ioniques V(Ⅲ) et V(Ⅱ), la batterie est en charge, le matériau positif pour les solutions ioniques V(Ⅴ) et V(Ⅱ), la batterie est déchargée, les électrodes positive et négative pour les solutions ioniques V(Ⅳ) et V(Ⅲ) sont respectivement connectées à la batterie par conduction 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+
Anode de décharge : VO2++2H++e-→VO2++H2O
Électrode négative de décharge : V2+→V3++ e-
Utilisé comme système de stockage d'énergie,piles au vanadiumont les caractéristiques suivantes
1, la puissance de sortie de la batterie dépend de la taille de la pile de la batterie, la capacité de stockage d'énergie dépend du stockage et de la concentration de l'électrolyte, donc sa conception est très flexible, lorsque la puissance de sortie est certaine, pour augmenter la capacité de stockage d'énergie, à condition d'augmenter le volume du réservoir de stockage d'électrolyte ou d'améliorer la concentration d'électrolyte ;
2, la substance active de la batterie au vanadium existe dans le liquide, l'ion électrolyte n'est qu'union vanadium, il n'y a donc 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, peuvent être déchargées profondément sans endommager la batterie ;
4. Faible autodécharge, lorsque le système est en mode fermé, l'électrolyte dans le réservoir n'a pas de phénomène d'autodécharge ;
5, liberté d'emplacement de la batterie au vanadium, le système peut être un fonctionnement fermé entièrement automatique, aucune pollution, entretien simple, faible coût d'exploitation ;
6, le système de batterie ne présente aucun risque potentiel d'explosion ou d'incendie, haute sécurité ;
7, les pièces de la batterie sont principalement des matériaux en carbone bon marché, des plastiques techniques, les sources de matériaux sont riches, faciles à recycler, n'ont pas besoin de métaux précieux comme catalyseur d'électrode ;
8, haute efficacité énergétique, jusqu'à 75%~80%, rapport coût-performance très élevé ;
9. Vitesse de démarrage rapide, si le réacteur est plein d'électrolyte, il peut être démarré en 2 minutes, et le commutateur d'état de charge et de décharge n'a besoin que de 0,02 s pendant le fonctionnement.
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