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la batterie redox vanadium sous sa forme actuelle (avec l'électrolyte d'acide sulfurique), il a été breveté par l'Université de Nouvelle-Galles du Sud (Australie) en 1986.[1] Il est un type de batterie de débit Rechargeable qui utilise les couples redox de vanadium dans les deux demi-cellules, afin d'éliminer les problèmes de contamination dus à la diffusion des ions à travers la membrane. L'utilisation de vanadium batteries à flux redox couples avait déjà été suggéré plus tôt par Pissoort,[2] Les chercheurs de la NASA et Pellegri et Spaziante en 1978,[3], mais la première démonstration réussie et le premier développement commercial sont dus à Maria Skyllas-Kazacos et ses collaborateurs de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud en 1980.[4] La batterie redox au vanadium exploite la capacité du vanadium d'exister en solution dans quatre états d'oxydation; De cette façon, vous pouvez faire une batterie avec un seul élément électroactif au lieu de deux. Les principaux avantages de la batterie redox au vanadium sont que vous pouvez obtenir une capacité presque illimitée en utilisant simplement de grands réservoirs au plaisir, vous pouvez le laisser complètement déchargée pendant de longues périodes de temps sans effets indésirables, il peut être simplement rechargées en remplaçant l'électrolyte si elle n'est pas disponible autre source d'énergie pour le charger, et il n'y a pas de dommages permanents si les deux électrolytes sont accidentellement mélangés. Les principaux inconvénients de cette technologie sont un rapport énergie / volume relativement faible, et une plus grande complexité des classiques accumulateurs.

opération

batterie redox vanadium
Schéma d'un flux à la batterie de vanadium

Une batterie redox au vanadium est constitué d'un ensemble de cellules électrochimiques où on sépare les deux électrolytes par une Membrane échangeuse de protons. Les deux électrolytes sont calculés sur le vanadium: l'électrolyte dans la demi-pile positive contient ion VO2+ et VO2+, tandis que dans la demi-cellule négative contenant des ions V3+ et V2+. Les electrolytes peuvent être préparés de diverses manières, par exemple par dissolution électrolytique de pentoxyde de vanadium (V2OU5) Dans l'acide sulfurique (H2SO4). La solution utilisée reste fortement acide. Dans les batteries flux de vanadium pour les deux demi-cellules sont également reliés à des réservoirs de réserve contenant une très grande quantité d'électrolyte qui est distribué à travers la cellule par des pompes. Cette circulation d'électrolytes liquides nécessite un certain espace, et limite la possibilité d'utiliser des batteries flux vanadium dans les applications mobiles, en fait les confiner dans de grandes installations fixes. Toutefois, une entreprise a été intéressé par les applications véhicules électriques, en remplaçant la solution électrolytique pour une charge rapide de la batterie.

Lorsque la batterie est en phase de charge, dans le demi-vanadium cellulaire positif, il est oxydé transformer VO2+ en VO2+. Les électrons enlevés sont amenés à la demi-cellule négative où réduire le vanadium à V3+ V2+. Pendant le fonctionnement, le processus se déroule dans le sens opposé, et vous obtenez une tension de 1,41 V à 25 ° C en circuit ouvert.

Les batteries de vanadium de débit ont d'autres propriétés utiles: ils ont une réponse très rapide aux changements de charge et peuvent résister à de fortes surcharges. Des études à l'Université de Nouvelle-Galles du Sud a montré que ces batteries ont un temps de réponse inférieur à une demi-milliseconde pour une variation de charge de 100%, et peut résister à une surcharge de 400% pendant 10 secondes. Le temps de réponse est limitée principalement par le système électrique. L'efficacité globale des applications pratiques est d'environ 65-75%.[5]

Les piles redox de vanadium à la deuxième génération (vanadium / polialogeno) pourraient environ le double de la densité d'énergie et d'élargir la gamme de température d'utilisation.

La densité d'énergie

Les batteries redox de vanadium pour atteindre un produit actuellement densité d'énergie d'environ 25 Wh / kg d'électrolyte. Des recherches plus récentes à l'Université de New South Wales indiquent que les inhibiteurs de la précipitation en utilisant la densité d'énergie peut atteindre environ 35 Wh / kg, et des valeurs plus élevées peut être obtenue en contrôlant la température de l'électrolyte. Cette densité d'énergie est assez faible par rapport à celle des autres piles rechargeables tel que le plomb (30 à 50 Wh / kg) et de l'ion lithium (110-160 Wh / kg).

applications

La batterie redox au vanadium peut atteindre une capacité très élevée, ce qui les rend appropriés pour les grandes installations de stockage d'énergie, où ils peuvent servir à la médiation de la capacité de production de sources d'énergie très variables telles que les systèmes éolienne ou solaire, ou pour faire face aux exigences actuelles soudaines. Ils sont caractérisés par un temps de réponse extrêmement rapide, et donc sont parfaits pour UPS (Aussi appelé UPS, Anglais Alimentation sans coupure), Où ils peuvent remplacer les piles plomb-acide et des générateurs diesel.

installations

Certaines installations de batteries au vanadium de fonctionnement sont les suivants:

  • Un système UPS de 1,5 MW dans une usine de semi-conducteurs au Japon
  • Une sortie de l'égaliseur de 275 kW dans une centrale éolienne dans Tomari Hills vent à Hokkaido (Japon)
  • A la sortie du compensateur de 200 kW, 800 kWh dans parc éolien Huxley Hill sur l'île roi (Tasmanie)
  • Une charge niveleur 250 kW, 2 MWh en usage dans Castle Valley, Utah (U.S.A.)
  • Une batterie flux 12 MWh va être installé dans le parc éolien Sorne Hill, Donegal (Irlande).

notes

  1. ^ M. Skyllas-Kazacos, M. Rychcik et R. Robins, dans AU brevet 575 247 (1986), à Unisearch Ltd.
  2. ^ P. A. Pissoort, dans le brevet FR 754065 (1933).
  3. ^ Pelligri A. et P. M. Spaziante, dans le brevet GB 2030349 (1978), dans Oronzio de Nora plantes Electrochemical S.p.A.
  4. ^ M. et M. Rychcik Skyllas-Kazacos, J. Power Sources, 22 (1988) 59-67.
  5. ^ FAQ VRB Power Systems

Articles connexes

  • Pila (ingénierie électrique)
  • galvanique
  • Accumulator charge électrique

liens externes