Vanadium Redox Flow batérie (VFBS)sú rozvíjajúcou sa technológiou ukladania energie s významným potenciálom, najmä vo veľkých a dlhodobých úložných aplikáciách. Na rozdiel od konvenčnýchnabíjateľné ukladanie batérie, VFB používajú roztok vanádového elektrolytu pre pozitívne aj negatívne elektródy, vďaka čomu sú jedinečné v dizajne a prevádzke.
Čo je batéria redoxnej prietoku Vanadium?
TenVanadium redox batéria (VRB), tiež známa ako batéria prietoku vanadium (VFB) alebo batéria redoxnej prietoku (VRFB), je typ nabíjateľnej prietokovej batérie.
Využíva vanádové ióny v rôznych oxidačných stavoch na ukladanie a uvoľňovanie elektrickej energie. Na rozdiel od konvenčných batérií, VRFBS ukladá energiu v kvapalných elektrolytoch, ktoré cirkulujú skôr cez systém ako v pevných elektródach. Tento dizajn umožňuje škálovateľné a flexibilnériešenia na ukladanie energie.

Kľúčové komponenty vanádovej redoxnej prietokovej batérie
Komponent | Opis |
Elektrolyty | - VRFB používa dva kvapalné elektrolyty, ktoré typicky obsahujú vanadium v rôznych oxidačných stavoch (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺ a V⁵⁺). |
Elektróda | - Dve elektródy (zvyčajne uhlíkové alebo podobné materiály) uľahčujú redoxné reakcie (redukcia a oxidácia) na uvoľnenie alebo skladovanie energie. |
Membrána | - Membrána vodiacej protónov (často vyrobená z NAFION) oddeľuje dva roztoky elektrolytov, čo umožňuje prietok iónov medzi oboma stranami počas cyklu náboja/výboja. |
Čerpadlá a prietokový systém | - Tieto komponenty cirkulujú elektrolyty cez elektrochemickú bunku, čím sa zabezpečuje nepretržitý tok vanádových iónov pre proces konverzie energie. |
Ako funguje prietoková batéria vanadium redox?
- 1. Cyklus výtoku
- Počas vypúšťania sa vanádové ióny v pozitívnych a negatívnych elektrolytoch podliehajú oxidácii a redukčným reakciám na elektródach, ktoré uvoľňujú elektrickú energiu.
- 2. Cyklus nabíjania
- Počas nabíjania sa energia ukladá zvrátením oxidačných a redukčných reakcií, presúvaním iónov vanád späť do svojich pôvodných oxidačných stavov. Tento proces zahŕňa použitie externého prúdu na systém.
- 3. Plynuté elektrolyty
- Kľúčovou charakteristikou prietokových batérií je použitie kvapalných elektrolytov, ktoré sa čerpajú cez systém, čo umožňuje ľahko zvýšiť kapacitu batérie jednoduchým zväčšením veľkosti nádrží na skladovanie elektrolytov.
Výhody batérií redoxných tokov vanádia
- √ Škálovateľnosť
VRFB sa dajú ľahko zväčšiť zvýšením veľkosti nádrží elektrolytov, čím sú ideálne pre rozsiahle aplikácie na skladovanie energie, ako je vyvažovanie mriežky a skladovanie obnoviteľnej energie. - √ Život dlhého cyklu
Vanadium sa počas cyklistiky neznižuje (pretože používa rovnaký materiál pre pozitívne aj negatívne elektrolyty), čo dáva VRFBS dlhšiu prevádzkovú životnosť v porovnaní s inými chemickými batériami.

Naturgia nasadila túto prietokovú batériu vanád v Zamore v Španielsku.
- √Bezpečnosť
VRFB sú relatívne bezpečné, pretože elektrolyty sú nehoršie a netoxické. Kvapalina tiež znižuje riziko tepelného úteku, čo môže byť problémom v niektorých iných typoch batérií. - √ Účinnosť
VRFB môžu mať efektívnosť spiatočnej cesty (percento energie získanej počas vypustenia) v rozmedzí od 65% do 85% v závislosti od konštrukčných a prevádzkových podmienok. -
√ Oddelenie energie a energie
VRFB môžu nezávisle škálovať zložky energie (veľkosť elektrolytových nádrží) a výkon (veľkosť elektrochemických buniek), čo im dáva flexibilitu pre rôzne aplikácie.
Aplikácie batérií redoxných tokov vanádia

1 mW 4 mwh nádoba na kontajnery vanádovej prietokovej batérie vo vlastníctve podľaSpoločnosti Avista a vyrábané spoločnosťou UNInergy Technologies.
- ⭐Skladovanie mriežky:VRFB sú obzvlášť užitočné na ukladanie prebytočnej energie z obnoviteľných zdrojov, ako je veter a solárna energia, čím poskytujú vyrovnávaciu pamäť na vyhladenie prerušenia týchto zdrojov energie.
- ⭐Integrácia obnoviteľnej energie:Môžu ukladať energiu, keď je nízka dopyt, a uvoľní ju počas špičkových hodín dopytu.
- ⭐Záložná sila:VRFB môžu byť tiež použité pre záložné energetické systémy v kritickej infraštruktúre.
Vanadium Redox Flow Battery vs. lítium -iónová batéria

Funkcia | Vanadium Redox Flow Battery (VFB) | |
Bezpečnosť | Vo svojej podstate bezpečnejšie v dôsledku vodných elektrolytových roztokov, bez tepelného úteku, požiarov alebo výbuchov. | Môže predstavovať bezpečnostné riziká vrátane tepelného úteku, požiarov alebo výbuchov, ak sú poškodené alebo prehriate. |
Škálovateľnosť | Ľahko škálovateľné, čo umožňuje modulárnu expanziu vhodnú pre veľké skladovacie zariadenia (stovky MWH). | Menej škálovateľné; Typicky sa používa v jednotkách s pevnou veľkosťou, hoci pre niektoré aplikácie sa dá upraviť. |
Počiatočné náklady | Vyššie počiatočné investície v porovnaní s li-iónovými batériami. | Nižšie vopred v porovnaní s VFBS. |
Hustota energie | Nižšia hustota energie (12-40 WH/kg), vďaka čomu sú nevhodné pre mobilné aplikácie ako EV. | Vyššia hustota energie (80-300 WH/kg), ideálna pre mobilné aplikácie, ako sú elektrické vozidlá (EV). |
Efektívnosť premeny energie | Nižšia účinnosť (70-75%) v porovnaní s li-iónovými batériami. | Vyššia účinnosť (90%) v dôsledku účinnejších cyklov náboja/vybíjania. |
Životnosť | Extrémne dlhá životnosť cyklu (> 10 000 cyklov, pričom niektoré presahujú 20 000 cyklov). | Kratší životnosť cyklu (zvyčajne 1 000-3 000 cyklov, v závislosti od typu batérie a používania). |
Celoživotné náklady | Nižšie náklady na watt-hodinu (WH) počas celého životného cyklu. Encykalova ekologickejšie s recyklovateľnými vanádovými elektrolytami. | Vyššie celoživotné náklady za watt-hodinu v dôsledku kratšej životnosti cyklu a degradácie v priebehu času. |
Cena za wh | V súčasnosti okolo 0,30-0,40 USD za WH, nákladovo efektívnejšie pre dlhodobé skladovanie energie. | Zvyčajne 0,50 dolárov za WH, vyššie náklady na dlhodobé skladovanie v dôsledku kratšej životnosti cyklu a rýchlejšej degradácie. |
▲Vanadium Redox Flow batérie (VFBS) sú vhodnejšie pre rozsiahle, dlhodobé aplikácie na skladovanie energie v dôsledku ich bezpečnosti, škálovateľnosti, životnosti dlhých cyklov a nákladovej efektívnosti z dlhodobého hľadiska. Ich nízka hustota energie a vysoké počiatočné náklady ich však robia nevhodnými pre aplikácie, ako sú elektrické vozidlá.
▲ Lítium-iónové batérie (li-ión)sa širšie používajú pre prenosné aplikácie, ako sú elektrické vozidlá, kvôli ich vyššej hustote energie, ale prichádzajú s bezpečnostnými rizikami, kratšou životnosťou cyklu a vyššími dlhodobými nákladmi v porovnaní s VFB.

Top 10 spoločností s batériou vanádového prietoku
Na celom svete pracuje niekoľko spoločností a organizácií, ktoré pracujú na vývoji a komercializácii batérií redoxných tokrozsiahle riešenia na ukladanie energie. Niektorí kľúčoví hráči na trhu VRFB zahŕňajú zavedené spoločnosti aj startupy špecializujúce sa na túto technológiu.
1. Redt Energy (teraz Infinity Energy Systems)
- Umiestnenie: Spojené kráľovstvo
- Prehľad: Redt Energy sa zlúčila s Hydrostar na vytvorenie energetických systémov Infinity. Špecializujú sa na dlhodobé riešenia ukladania energie založené na technológii VRFB. Ich výrobky sú zamerané na priemyselné a mriežkové aplikácie na ukladanie energie.
2. VRB energia
- Umiestnenie: Čína / Kanada
- Prehľad:VRB Energy je dcérskou spoločnosťou čínskej štátnej spoločnosti a zameriava sa na rozvoj a komercializáciu VRFB. Ponúkajú rozsiahle riešenia na ukladanie energie a sú obzvlášť aktívne na Číne aj na medzinárodných trhoch.
3. SUmitomo Electric Industries
- Umiestnenie: Japonsko
- Prehľad: Sumitomo bol významným hráčom vo vývoji technológie batérie vanád redox. Spoločnosť vyvinula svoje vlastné systémy VRFB a implementovala ich do rôznych projektov na ukladanie energie, najmä na japonskom trhu.
4. Energetické energetické systémy
- Umiestnenie: Spojené štáty
- Prehľad:Spoločnosť IMERGY Power Systems sa špecializuje na vývoj tokových batérií na báze vanád pre skladovanie energie v sieti. Spoločnosť sa zameriava na integráciu obnoviteľných zdrojov energie, ako je solárna a veterná energia, so skladovaním energie.
5. Šikanovať
- Umiestnenie:Francúzsko
- Prehľad: Sivens je francúzska spoločnosť zapojená do výroby systémov VRFB pre ukladanie energie. Zameriavajú sa na vývoj nákladovo efektívnych a dlhodobých riešení na skladovanie energie pre komerčné aj priemyselné aplikácie.
- Umiestnenie:Kanada
- Prehľad: VanadiumCorp Resource Inc. je kanadská ťažobná a technologická spoločnosť, ktorá sa zameriava na extrakciu vanadu a vývoj technológie VRFB. Spoločnosť pracuje na zlepšení efektívnosti extrakcie vanád a vývoja nových aplikácií pre VRFB.
7. Systémy na ukladanie energie (ESS, Inc.)
- Umiestnenie:Spojené štáty
- Prehľad:ESS Inc. je spoločnosť zameraná na dlhodobé riešenia na ukladanie energie pomocou technológie železných batérií, ktorá je podobná ako VRFB, ale namiesto vanádu používa železo. Poskytujú rozsiahle riešenia na ukladanie energie, ale ich práca je súčasťou rastúceho trhu prietokových batérií.
8. Systémy ukladania energie CellCube
- Umiestnenie:Rakúsko / Kanada
- Prehľad: CellCube, dcérska spoločnosť Skladu energie GildeMeister, sa zameriava na výrobu a nasadenie batérií redoxných tokov vanádového redoxu na skladovanie v mriežke. Spoločnosť sa podieľa najmä na rozsiahlych projektoch skladovania energie v Európe a Severnej Amerike.
9. Riešenia obnoviteľnej energie (RES Group)
- Umiestnenie: Spojené kráľovstvo
- Prehľad:Res Group, veľký globálny hráč s obnoviteľnou energiou, pracuje na integrácii batérií vanádového toku do energetických systémov ako súčasť svojho cieľa rozvíjať udržateľné riešenia v oblasti energie pre obnoviteľné zdroje energie.
- Umiestnenie:Čína
- Prehľad: Pu Neng (PNT) je čínska spoločnosť, ktorá vyvíja a vyrába batérie redoxných prietokov vanád pre malé aj rozsiahle riešenia na ukladanie energie. Zameriavajú sa na integráciu VRFB do systémov obnoviteľnej energie.
Výzvy a budúce vyhliadky
Zatiaľ čo batérie s redoxným prietokom Vanadium ponúkajú sľubné výhody, existuje určité výzvy, ktoré je potrebné riešiť:
- ●Vanadium Redox Prietok ceny batérie:Náklady na vanadium a infraštruktúru potrebné pre rozsiahle systémy VFB môžu byť relatívne vysoké. Ako sa však technológia dozrieva a zvyšuje sa výroba vanád, očakáva sa, že náklady sa znížia.
- ●Hustota energie:Zatiaľ čo VFB majú vynikajúce dlhodobé schopnosti, ich hustota energie (množstvo energie uloženej na jednotku objemu alebo hmotnosti) je nižšia ako v batériách lítium-iónových alebo v tuhom stave. To ich môže spôsobiť, že sú menej vhodné pre aplikácie, v ktorých je priestor a hmotnosť kritické.
- ●Účinnosť: Účinnosť VFBS, aj keď je vysoká, je stále o niečo nižšia ako účinnosť lítium-iónových batérií. Očakáva sa však, že zlepšenia materiálov a dizajnu v priebehu času zvýšia účinnosť.
Záver
Vanadium Redox Flow Battery je inovatívne a sľubné riešenie na uchovávanie energie s potenciálom revolúcie v rozsiahlych systémoch ukladania energie. Jeho škálovateľnosť, životnosť dlhých cyklov, bezpečnosť a dizajn šetrný k životnému prostrediu z nej robia atraktívnu voľbu pre skladovanie mriežky, integráciu obnoviteľnej energie a ďalšie rozsiahle aplikácie na ukladanie energie. Keď sa technológia dozrieva a zníži sa zníženie nákladov, VFB by mohli hrať kľúčovú úlohu v budúcnostiudržateľné skladovanie energie, pomáhajú vytvárať odolnejšiu a spoľahlivejšiu energetickú mriežku.
Čas príspevku: Jan-07-2025