Batterie a flusso redox al vanadio - BATTERIE SECONDARIE - SISTEMI A FLUSSO | Panoramica

Batteria a flusso redox al vanadio

BATTERIE SECONDARIE – SISTEMI DI FLUSSO Panoramica

da MJ Watt-Smith, … FC Walsh, in Enciclopedia delle fonti di energia elettrochimica

Il vanadio–batteria a flusso redox al vanadio (VRB)è stata in gran parte sviluppata da M. Skyllas-Kazacos e colleghi nel 1983 presso l'Università del Nuovo Galles del Sud, in Australia. La tecnologia è ora in fase di sviluppo da parte di diverse organizzazioni, tra cui E-Fuel Technology Ltd nel Regno Unito e VRB Power Systems Inc. in Canada. Una caratteristica particolare del VRB è che impiega lo stesso elemento chimico sia nelelettroliti dell'anodo e del catodoLa batteria a flusso redox al vanadio (VRB) utilizza i quattro stati di ossidazione del vanadio e, idealmente, in ogni semicella è presente una coppia redox del vanadio. Le coppie V(II)–(III) e V(IV)–(V) sono utilizzate rispettivamente nella semicella negativa e in quella positiva. Tipicamente, l'elettrolita di supporto è acido solforico (∼2–4 mol dm−3) e la concentrazione di vanadio è compresa tra 1 e 2 mol dm−3.

Le reazioni di carica-scarica nella VRB sono mostrate nelle reazioni [I]–[III]. Durante il funzionamento, la tensione a circuito aperto è tipicamente di 1,4 V al 50% dello stato di carica e di 1,6 V al 100% dello stato di carica. Gli elettrodi utilizzati nelle VRB sono solitamentefeltri di carbonioo altre forme porose e tridimensionali di carbonio. Le batterie di potenza inferiore hanno impiegato elettrodi compositi carbonio-polimero.

Un vantaggio principale delle batterie a flusso di vanadio (VRB) è che l'utilizzo dello stesso elemento in entrambe le semicelle contribuisce a evitare i problemi associati alla contaminazione incrociata dei due elettroliti durante l'utilizzo a lungo termine. L'elettrolita ha una lunga durata e le problematiche relative allo smaltimento dei rifiuti sono ridotte al minimo. Le VRB offrono inoltre un'elevata efficienza energetica (<90% negli impianti di grandi dimensioni), bassi costi per grandi capacità di accumulo, possibilità di aggiornamento dei sistemi esistenti e una lunga durata del ciclo di vita. Possibili limitazioni includono il costo iniziale relativamente elevato degli elettroliti a base di vanadio, unitamente al costo e alla durata limitata della membrana a scambio ionico.