Vanádiové redox prietokové batérie VRFB majú jedinečnú chémiu v porovnaní s inými redox prietokovými batériovými systémami, pretože prevádzka začína s rovnakým elektrolytom na oboch stranách – strane katolytu aj anolytu. Možnosť použitia rovnakého elektrolytu je vďaka chemickému zloženiu východiskového elektrolytu, ktorý pozostáva z dvoch solí vanádu: VOSO₄ a V2(SO₄)3. Tieto soli predstavujú vanád v dvoch oxidačných stupňoch – vanád (+3) a vanád (+4) – zmiešané spolu v približne rovnakých pomeroch. Pred prvým nabíjaním batérie je teda potrebný krok predbežného nabíjania.
Štandardný vanádiový elektrolyt má typickú koncentráciu 1,6 M vanádu, ale dostupné sú aj roztoky s koncentráciami 1,7 M; 1,8 M alebo dokonca 2,0 M. Roztoky s vyššou koncentráciou vyžadujú presnejšiu kontrolu teploty kvôli zvýšenej pravdepodobnosti vyzrážania V(+5) na kladnej elektróde.
Medzi hlavné nečistoty, ktoré môžu ovplyvniť výkon elektrolytu patria:
– Meď a nikel: Tieto kovy by sa mohli vyzrážať na zápornej elektróde a urýchliť vývoj vodíka.
– Hliník: Hliník sa môže tiež vyzrážať na elektródach a ovplyvniť kinetiku negatívnej reakcie elektrolytu.
– Kremík: Usadzovanie oxidu kremičitého na elektróde môže viesť k zníženiu prietoku.
– Železo: Účasť iónov železa na vedľajšej elektrochemickej reakcii znižuje kapacitu batérie.
Počas cyklovania batérie dochádza k vedľajším procesom, ako je prenos vody a prechod iónov vanádu, čo vedie k zmenám objemu a nerovnováhe v koncentráciách elektrolytu. Koncentráciu a stav nabitia elektrolytu na oboch stranách možno monitorovať pomocou UV-Vis meraní alebo titráciou roztoku vanádu oxidačným činidlom, ako je manganistan draselný.
V Inohub Energy kladieme veľký dôraz na kvalitu elektrolytu používaného v našich veľkých systémoch aj pri testovaní malých článkov, pričom pravidelne kontrolujeme koncentráciu a nečistoty.
POĎAKOVANIE:
Táto práca bola podporená projektom: IPCEI_IE_FLOW_BESS_012021_2. fáza
Referencie: