В начале 2020 года Калифорнийская энергетическая комиссия (CEC) опубликовала запрос стоимостью 20 миллионов долларов на финансирование новационных проектов по развертыванию долговременных накопителей энергии. Целью запроса было выработать строгое понимание роли, которую долговременное хранение энергии (10 часов и более) может сыграть в содействии выполнению требований государства по декарбонизации электроэнергетики США к 2045 году. Литий-ионные батареи были исключены из конкурса, как неудовлетворяющие требованиям. Об этом сообщает издание info-kurs.com со ссылкой на сайт государственной комиссии в США.
CEC выбрала четыре перспективных проекта, включая проточные ванадиевые батареи (VFB) из Северной Америки от британской компании Invinity. Все четыре объекта представляют собой коммерческие или промышленные объекты, которые способны самостоятельно генерировать электроэнергию (например, солнечную) и имеют возможность работать в автономном режиме самостоятельно.
Общий объем работы Invinity составляет 7,8 мегаватт-часов (МВтч) аккумуляторов в четырех проектах. Частично цель состояла в том, чтобы иметь возможность отключить эти объекты от сети на длительный период времени, при этом избежать перебоев электроснабжения сети.
Что такое VFB и чем он отличается от более распространенных литий-ионных аккумуляторов?
Ванадий - это элемент, который обычно может находиться в четырех различных степенях окисления. Это просто означает, что он может существовать в виде иона с разными зарядами. Например, ион ванадия, у которого отсутствуют три электрона, будет иметь заряд V3 +. Если добавить к нему электрон, он превратится в ион V2 +. Этот перенос электронов вперед и назад заставляет VFB заряжаться и разряжаться, когда ионы ванадия в батарее колеблются с V2 + на V5 +.
Он отличается от литий-ионных аккумуляторов тем, что каждый раз, когда литий заряжается и разряжается, он покрывает металлический литий на катоде. Хотя эта реакция почти полностью обратима, она приведет к ухудшению работы после нескольких тысяч циклов и снижению производительности.
VFB состоит из двух резервуаров, разделенных протонообменной мембраной (пластиной). Оба электролита на основе ванадия (от этого и название). По мере зарядки и разрядки аккумуляторов ионы ванадия просто перемещаются между состояниями от одного окисления к другому. Это позволяет делать множество тысяч зарядок за период длительный времени, измеряемый десятилетиями, без ухудшения способности растворов ванадия удерживать заряд.
По оценкам иследователей, каждые 10-20 лет мембрана, через которую проходят ионные частицы, будет нуждаться в замене. Опять же, это не похоже на литий-ионную батарею, в которой необходимо заменить всю батарею. Это сравнимо с обслуживанием автомобиля. Уже сейчас известно, что существуют продукты, которые выдерживают циклы по 30 лет.
С экономической точки зрения это может стать прорывом. Представьте ноутбук или смартфон или даже аккумулятор электромобиля, который не теряет полезный объем заряда.