S cieľom vybrať najvhodnejšiu membránu, ktorá je kľúčovým komponentom pri vývoji účinnej a spoľahlivej vanádiovej prietokovej batérie (VRFB) v spoločnosti INO-HUB Energy, testujeme vzorky komerčne dostupných membrán.
Prvým krokom kvalifikačného procesu je hodnotenie membrán v laboratórnych článkoch. Na vzájomné porovnanie jednotlivých membrán vykonávame merania na identických jednočlánkových batériových článkoch, ktoré sa líšia výlučne použitou membránou.
Vyvinuli sme testovací postup, ktorý zahŕňa meranie nasledujúcich kľúčových vlastností membrán relevantných pre vanádiové prietokové batérie:
- Iónová vodivosť a odpor
- Selektivita a prestup vanádu cez membránu
- Prenos objemu
- Stabilita počas cyklovania
Odpor ovplyvňuje napäťovú účinnosť batérie. Charakterizuje sa pomocou elektrochemickej impedančnej spektroskopie (EIS) a zaznamenávaním polarizačných kriviek počas nabíjania aj vybíjania. Okrem toho sa vykonávajú štandardné cyklické testy na stanovenie napäťovej účinnosti článku.
Prestup vanádu cez membránu vedie k zníženiu coulombickej účinnosti. Môže tiež spôsobiť nerovnováhu koncentrácií medzi kladným a záporným elektrolytom, čo vedie k strate kapacity. Coulombická účinnosť sa vypočítava z údajov získaných počas cyklovania, zatiaľ čo nerovnováha koncentrácií sa stanovuje titráciou vzoriek elektrolytu, ktoré sa odoberajú v pravidelných intervaloch počas cyklovania.
Čistý prenos objemu počas cyklovania sa určuje meraním hmotnosti nádrží s elektrolytom pred cyklovaním a po jeho ukončení.
Na vyhodnotenie stability membrány sa po stanovenom počte cyklov elektrolyty opätovne zmiešajú a hladiny elektrolytov v nádržiach sa vyrovnajú. Následne sa zopakujú merania pomocou EIS a zaznamenajú sa polarizačné krivky, po ktorých nasleduje ďalšie cyklovanie. Získané údaje sa porovnávajú s počiatočnými meraniami, aby bolo možné posúdiť zmeny výkonnostných parametrov v čase.
POĎAKOVANIE:
Táto práca bola podporená projektom: IPCEI_IE_FLOW_BESS_012021_2.Fáza
