Pri hľadaní trvalo udržateľných energetických riešení sa redoxné prietokové batérie (RFB) ukázali ako kľúčový hráč v oblasti skladovania obnoviteľnej energie. Keďže sa svet viac prikláňa k solárnej a veternej energii, prvoradou sa stáva dôležitosť efektívnych a spoľahlivých systémov skladovania energie. Tento článok porovnáva čoraz populárnejšie elektrolyty na báze vanádu s ich náprotivkami na báze organických elektrolytov.
POCHOPENIE REDOXNÝCH PRIETOKOVÝCH BATÉRIÍ
RFB sú jedinečné elektrochemické skladovacie zariadenia, ktoré premieňajú chemickú energiu na elektrickú energiu prostredníctvom redukčno-oxidačnej reakcie v kvapalnej fáze. To, čo ich odlišuje od klasických batérií, je použitie kvapalných elektrolytov, ktoré sú čerpané cez elektródy. Skutočný zázrak týchto batérií spočíva v ich dizajne: dva samostatné elektrolyty, rozdelené poréznou membránou, pracujú v tandeme a uvoľňujú elektrickú energiu, pri prúdení cez systém (https://www.intechopen.com/chapters/55442)
Porovnanie RF batérií na báze vanádu a organického elektrolytu
Redoxné prietokové batérie na báze vanádu (VRFB) si v tejto oblasti vytvorili priestor, predovšetkým vďaka svojim odlišným vlastnostiam, napr. dlhšia životnosť batérie, väčšia flexibilita pri zvyšovaní kapacity energie. (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352152X19302798#:~:text=The%20most%20promising%2C%20commonly%20researched,store%20vanadium%20ions%20in).
Batérie na báze vanádu vynikajú v niekoľkých oblastiach:
- Kapacita a životnosť: Môžu sa pochváliť teoreticky neobmedzenou energetickou kapacitou (v závislosti od veľkosti nádrže a množstva elektrolytu), môžu zostať vybité po neobmedzenú dobu bez poškodenia a efektívne fungujú desiatky rokov.
- Bezpečnosť a flexibilita: Tieto batérie sú nehorľavé, nemajú žiadne emisie a môžu pracovať v širokom rozsahu teplôt.
- Ekonomika: VRFB majú nízke náklady na uchovanie jednotkového množstva elektrickej energie (€/kWh, tzv. parameter LCOE – levelized cost of energy), čo z nich robí ekonomicky atraktívnu možnosť v porovnaní s inými spôsobmi uchovávania elektrickej energie.
Majú však svoje nevýhody, predovšetkým premenlivosť cien vanádu. Naproti tomu RFB na báze organického elektrolytu predstavujú alternatívu pre veľkokapacitné skladovanie energie. Urobili pokroky pri prekonávaní výziev, ako je zmiešanie aktívnych druhov a degradácia v alkalických podmienkach. Napriek tomu stále zápasia s obmedzeniami životnosti, stability výkonu a dlhodobej efektívnosti nákladov. Pretrvávajúce problémy s degradáciou membrán a zmiešanie aktívnych druhov ďalej prehlbujú oblasť výskumu v prospech VRFB (https://www.nature.com/articles/s41467-022-30943-y)
ZÁVER
Vývoj v oblasti RFB, najmä VRFB, predstavuje významný skok v technológii skladovania energie. Zatiaľ čo batérie na báze vanádu vynikajú svojimi početnými výhodami, prebiehajúci výskum a vývoj batérií s organickým elektrolytom stále potrebuje ďalšie zlepšenie. S bezkonkurenčnou účinnosťou, bezpečnosťou a ekonomickými výhodami VRFB jednoznačne vedú preteky v technológii skladovania energie. Keďže svet čoraz viac využíva obnoviteľné zdroje energie, úloha efektívnych, spoľahlivých a nákladovo efektívnych riešení skladovania, ako sú VRFB, sa stáva čoraz dôležitejšou.
POĎAKOVANIE:
Táto práca bola podporená projektom: IPCEI_IE_FLOW_BESS_012021