Batteria a flusso redox al vanadioLa batteria a flusso REDOX al vanadio (VRB), nota anche come batteria REDOX, è un tipo di batteria in cui le sostanze attive circolano allo stato liquido. Le batterie REDOX ferro-cromo esistono dagli anni '60, ma le batterie REDOX al vanadio furono proposte nel 1985 da Maria Kacos presso l'Università del Nuovo Galles del Sud in Australia e, dopo oltre due decenni di ricerca e sviluppo, la tecnologia è ormai prossima alla maturità. In Giappone, le batterie al vanadio a carica fissa (a differenza di quelle per veicoli elettrici) per centrali elettriche di regolazione di picco e per l'accumulo di energia eolica si stanno sviluppando rapidamente e i sistemi di accumulo di energia ad alta potenza basati su batterie al vanadio sono già in uso e commercializzati.
L'energia elettrica dibatteria al vanadioviene immagazzinata come energia chimica nell'elettrolita di acido solforico di ioni di vanadio di diversi stati di valenza eelettrolitico idraulicoLa pressione viene esercitata sul pacco batterie da una pompa esterna. Sotto l'azione della potenza meccanica, la pressione idraulica elettrolitica circola nei diversi serbatoi di stoccaggio del liquido e nel circuito chiuso di metà batteria. Una membrana a scambio protonico funge da diaframma del pacco batterie e la soluzione elettrolitica scorre parallelamente alla superficie dell'elettrodo, dove avviene la reazione elettrochimica. L'energia chimica immagazzinata nella soluzione viene convertita in energia elettrica raccogliendo e conducendo corrente attraverso le doppie piastre degli elettrodi. Questo processo di reazione reversibile consente alla batteria al vanadio di essere caricata, scaricata e ricaricata senza intoppi. L'elettrolita positivo è costituito da una soluzione ionica di V(V) e V(IV), l'elettrolita negativo da una soluzione ionica di V(III) e V(II). La carica della batteria avviene tramite una soluzione ionica di V(V) e una soluzione ionica di V(II). La scarica della batteria avviene tramite un elettrodo positivo e uno negativo rispettivamente per una soluzione ionica di V(IV) e V(III). L'elettrodo interno della batteria 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
Scaricare l'elettrodo negativo: V2+→V3++ e-
Utilizzato come sistema di accumulo di energia,batterie al vanadiopresentano le seguenti caratteristiche
1. La potenza di uscita della batteria dipende dalle dimensioni del pacco batterie, mentre la capacità di accumulo di energia dipende dalla quantità e dalla concentrazione dell'elettrolita; pertanto, la sua progettazione è molto flessibile: quando la potenza di uscita è determinata, è possibile aumentare la capacità di accumulo di energia semplicemente aumentando il volume del serbatoio dell'elettrolita o migliorandone la concentrazione.
2, la sostanza attiva della batteria al vanadio esiste nel liquido, lo ione dell'elettrolita è solo unoione di vanadioPertanto, non si verifica alcun cambiamento di fase nelle altre batterie durante la carica e la scarica, garantendo una lunga durata.
3. Le prestazioni di carica e scarica sono buone, è possibile effettuare scariche profonde 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 posizionamento delle batterie al vanadio, il sistema può funzionare in modalità completamente automatica a circuito chiuso, senza inquinamento, con manutenzione semplice e bassi costi operativi;
6. Il sistema a batteria non presenta potenziali pericoli di esplosione o incendio, garantendo un elevato livello di sicurezza;
7. I componenti della batteria sono per lo più materiali a basso costo come il carbonio e le plastiche tecniche; le fonti di materiali sono abbondanti, facili da riciclare e non necessitano di metalli preziosi come catalizzatori per gli elettrodi.
8. Elevata efficienza energetica, fino al 75%~80%, rapporto qualità-prezzo eccellente;
9. Avvio rapido: se il reattore è pieno di elettrolita, può essere avviato entro 2 minuti e il passaggio tra lo stato di carica e scarica richiede solo 0,02 secondi durante il funzionamento.
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