Batteria a flusso redox al vanadio, nome completo batteria a flusso REDOX al vanadio (VRB), è un tipo di batteria REDOX in cui le sostanze attive circolano allo stato liquido. Le batterie REDOX al ferro-cromo sono in circolazione 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 prossima alla maturità. In Giappone, le batterie al vanadio di tipo fisso (al contrario di quelle per veicoli elettrici) per centrali elettriche con regolazione di picco e accumulo di energia eolica si stanno sviluppando rapidamente e sono stati introdotti e commercializzati sistemi di accumulo di energia ad alta potenza con batterie al vanadio.
L'energia elettrica dibatteria al vanadioviene immagazzinato come energia chimica nell'elettrolita di acido solforico di ioni vanadio di diversi stati di valenza, e l'elettrolitico idraulicoLa pressione viene immessa nella 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 metà batteria. La membrana a scambio protonico viene utilizzata come diaframma del pacco batteria e la soluzione elettrolitica scorre parallelamente alla superficie dell'elettrodo, dando origine a una reazione elettrochimica. L'energia chimica immagazzinata nella soluzione viene convertita in energia elettrica raccogliendo e conducendo corrente attraverso le doppie piastre dell'elettrodo. Questo processo di reazione reversibile consente alla batteria al vanadio di caricarsi, scaricarsi e ricaricarsi senza problemi. L'elettrolita positivo è costituito da una soluzione ionica V(Ⅴ) e V(Ⅳ), l'elettrolita negativo è costituito da una soluzione ionica V(Ⅲ) e V(Ⅱ). Durante la carica della batteria, materiale positivo per la soluzione ionica V(Ⅴ), soluzione ionica V(Ⅱ), scarica della batteria, elettrodo positivo e negativo rispettivamente per la soluzione ionica V(Ⅳ) e V(Ⅲ), la batteria interna avviene tramite conduzione di H+. Gli ioni V(Ⅴ) e V(Ⅳ) esistono rispettivamente sotto forma di ione VO2+ e ione VO2+ 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 scarica: VO2++2H++e-→VO2++H2O
Scarica elettrodo negativo: V2+→V3++ e-
Utilizzato come sistema di accumulo di energia,batterie al vanadiohanno le seguenti caratteristiche
1, la potenza di uscita della batteria dipende dalla dimensione della pila della batteria, la capacità di accumulo di energia dipende dallo stoccaggio e dalla concentrazione dell'elettrolita, quindi la sua progettazione è molto flessibile, quando la potenza di uscita è certa, per aumentare la capacità di accumulo di energia, purché si aumenti il volume del serbatoio di stoccaggio dell'elettrolita o si migliori la concentrazione dell'elettrolita;
2, il principio attivo della batteria al vanadio esiste nel liquido, lo ione elettrolitico è solo unoione di vanadio, quindi non si verifica alcun cambiamento di fase delle altre batterie durante la carica e la scarica, la batteria ha una lunga durata;
3, le prestazioni di carica e scarica sono buone, è possibile effettuare una scarica profonda senza danneggiare la batteria;
4. Bassa autoscarica, quando il sistema è in modalità chiusa, l'elettrolita nel serbatoio non presenta alcun fenomeno di autoscarica;
5, libertà di posizionamento della batteria al vanadio, il sistema può essere completamente automatico e chiuso, nessun inquinamento, semplice manutenzione, bassi costi di esercizio;
6, il sistema della batteria non presenta alcun potenziale rischio di esplosione o incendio, elevata sicurezza;
7, le parti della batteria sono per lo più costituite da materiali di carbonio economici, materie plastiche ingegneristiche, le fonti dei materiali sono ricche, facili da riciclare, non necessitano di metalli preziosi come catalizzatori per gli elettrodi;
8, elevata efficienza energetica, fino al 75%~80%, rapporto costi-prestazioni molto elevato;
9. Velocità di avvio rapida: 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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