Πώς λειτουργούν οι μπαταρίες βαναδίου;

Ποια είναι τα συστατικά μιας μπαταρίας βαναδίου;

Είτε πρόκειται για ένασύστημα αποθήκευσης ενέργειαςή ένα Εργαστήριο πειραματικό σύστημα, οι μπαταρίες ροής βαναδίου αποτελούνται κυρίως από τα ακόλουθα βασικά συστατικά:

Στοίβα βαναδίου: Περιλαμβάνει πολλαπλά κύτταρα, υπεύθυνα για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας.

Δεξαμενές ηλεκτρολύτη: Αποθηκεύστε ηλεκτρολύτες με βάση το βαναδικό για θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια, που συνήθως περιέχουν ιόντα βαναδίου σε τέσσερις καταστάσεις οξείδωσης.

Αντλία και σωληνώσεις: Χρησιμοποιείται για την κυκλοφορία των ηλεκτρολύτες για να τους κάνουν να ρέουν στη στοίβα.

Μεμβράνη ανταλλαγής ιόντων: Βρίσκεται μεταξύ των θετικών και των αρνητικών ηλεκτροδίων, επιτρέποντας στα πρωτόνια να περάσουν αλλά να αποτρέποντας τη διασταυρούμενη μόλυνση του ηλεκτρολύτη.

Πώς λειτουργούν οι μπαταρίες ροής βαναδίου

Η αποθήκευση ενέργειας και η απελευθέρωση των μπαταριών ροής βαναδίου βασίζονται στην πολυπαραγοντική οξειδοαναγωγική αντίδραση των στοιχείων βαναδίου. Το μεγαλύτερο χαρακτηριστικό του είναι ότι τόσο θετικά όσο και αρνητικά ηλεκτρόδια χρησιμοποιούν ιόντα βαναδίου, αλλά σε διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης, για να επιτευχθούν μια σταθερή και αναστρέψιμη ηλεκτροχημική διαδικασία.

1. Σύνθεση ηλεκτρολύτη

Μπαταρία ροής οξειδοαναγωγής βαναδίουΧρησιμοποιήστε ηλεκτρολύτες υδατοδιαλυτά θειικού άλατος, στους οποίους υπάρχουν ιόντα βαναδίου στις ακόλουθες τέσσερις καταστάσεις οξείδωσης:

Θετική πλευρά ηλεκτροδίου:

Vo²⁺ (V⁴⁺)

Vo₂⁺ (V⁵⁺)

Αρνητική πλευρά ηλεκτροδίου:

V³⁺

V²⁺

Αυτά τα ιόντα μετατρέπονται μέσω αναστρέψιμων αντιδράσεων οξειδοαναγωγής κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης και εκφόρτισης για την επίτευξη αποθήκευσης και απελευθέρωσης ενέργειας.

2. Διαδικασία φόρτισης

Όταν μια εξωτερική πηγή ενέργειας (όπως ένας ηλιακός μετατροπέας, πλέγμα κ.λπ.) παρέχει ισχύ στο σύστημα, ο ηλεκτρολύτης "ενεργοποιείται" στοστοίβα βαναδίουκαι συμβαίνουν οι ακόλουθες αντιδράσεις:

Θετική αντίδραση ηλεκτροδίου (οξείδωση):

VO + + H₂O → VO₂⁺ + 2H⁺ + E⁻

→ V⁴⁺ οξειδώνεται σε V⁵⁺, απελευθερώνοντας ηλεκτρόνια.

Αρνητική αντίδραση ηλεκτροδίου (μείωση):

V³⁺ + E⁻ → V²⁺

→ V³⁺ μειώνεται σε v² ⁺, απορροφώντας ηλεκτρόνια.

Μετανάστευση ιόντων:

Τα ηλεκτρόνια ρέουν από το θετικό ηλεκτρόδιο στο αρνητικό ηλεκτρόδιο μέσω του εξωτερικού κυκλώματος, τα ιόντα υδρογόνου εισάγουν τον αρνητικό θάλαμο ηλεκτροδίου από τον θετικό θάλαμο ηλεκτροδίου μέσω της μεμβράνης ανταλλαγής και η εξωτερική κατεύθυνση ρεύματος προέρχεται από το αρνητικό ηλεκτρόδιο μέχρι το θετικό ηλεκτρόδιο.

3. Διαδικασία απαλλαγής

Αποσυνδέστε την εξωτερική τροφοδοσία ρεύματος, το σύστημα αρχίζει να παρέχει ισχύ στο φορτίο και η κατεύθυνση της αντίδρασης είναι αντίθετη:

Θετική αντίδραση ηλεκτροδίου (μείωση):

VO₂⁺ + 2H⁺ + E⁻ → VO + + H₂O

→ V⁵⁺ μειώνεται πίσω σε V⁴⁺, απορροφώντας ηλεκτρόνια.

Αρνητική αντίδραση ηλεκτροδίου (οξείδωση):

V²⁺ → V³⁺ + E⁻

→ V²⁺ οξειδώνεται πίσω στο V³⁺, απελευθερώνοντας ηλεκτρόνια.

Τρέχουσα έξοδος:

Τα ηλεκτρόνια ρέουν από το αρνητικό ηλεκτρόδιο στο θετικό ηλεκτρόδιο μέσω του εξωτερικού κυκλώματος, τα ιόντα υδρογόνου εισάγουν τον θετικό θάλαμο ηλεκτροδίου από τον αρνητικό θάλαμο ηλεκτροδίου μέσω της μεμβράνης ανταλλαγής και η εξωτερική κατεύθυνση ρεύματος προέρχεται από το θετικό ηλεκτρόδιο μέχρι το αρνητικό ηλεκτρόδιο.

Σχηματικό διάγραμμα της δομής της μπαταρίας υγρού βαναδίου

Ποια είναι τα χαρακτηριστικά και οι ιδιότητες του βαναδίου;

Υψηλή ασφάλεια: Ο ηλεκτρολύτης είναι μη εύφλεκτος, η αντίδραση είναι σταθερή και σπάνια εμφανίζεται η θερμική διαφυγή.

Εξαιρετικά κύκλος ζωής: Δεν υπάρχει σχεδόν καμία υποβάθμιση της απόδοσης μετά από δεκάδες χιλιάδες κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης.

Ανεξάρτητος σχεδιασμός ενέργειας και εξουσίας: Η ισχύς στοίβας ή η χωρητικότητα των ηλεκτρολυτών μπορεί να επεκταθεί χωριστά ανάλογα με τις ανάγκες.

Εύκολο στη συντήρηση και παρακολούθηση: Η αρθρωτή δομή είναι κατάλληλη για εφαρμογές επιστημονικής έρευνας και διδασκαλίας.

Φιλικό προς το περιβάλλον και ανακυκλώσιμο: Ο ηλεκτρολύτης βαναδίου μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί επανειλημμένα, γεγονός που ανταποκρίνεται στις ανάγκες της βιώσιμης ανάπτυξης.

Ποιες είναι οι εφαρμογές της μπαταρίας ροής βαναδίου;

1. Αποθήκευση ενέργειας για ανανεώσιμη ενέργεια

2. Αποθήκευση ενέργειας βιομηχανικής και στάθμευσης

3. Ρύθμιση πλέγματος και microgrid

4. Εργαστήριο και σκοποί Ε & Α

Μικρά συστήματα μπαταρίας βαναδίουΜπορεί να χρησιμοποιηθεί για διαδηλώσεις διδασκαλίας, νέα επαλήθευση υλικών και ηλεκτροχημική έρευνα.

Μπορεί να χρεωθεί και να αποφορτιστεί επανειλημμένα, κατάλληλα για μακροπρόθεσμη δοκιμή σταθερότητας.

5. Σταθμοί βάσης επικοινωνίας και απομακρυσμένη υποδομή

Ενδιαφέρεστε να μάθετε περισσότερα;

Επικοινωνήστε με την ομάδα εμπειρογνωμόνων αποθήκευσης ενέργειας σήμερα. Θα χαρούμε να συζητήσουμε τις απαιτήσεις αποθήκευσης και να σας βοηθήσουμε να αξιολογήσετε εάνμπαταρίες ροής βαναδίουείναι κατάλληλα για το έργο σας.

Επικοινωνήστε με την ομάδα μας