ИНСТИТУТ ПО ЕЛЕКТРОХИМИЯ
И ЕНЕРГИЙНИ СИСТЕМИ
"АКАДЕМИК ЕВГЕНИ БУДЕВСКИ"

ПРОЕКТ: BG-RRP-2.011-0048

Подобрен електролит за ванадиеви поточни батерии

Разработване на иновативни добавки към електролита, който да повишат енергийната ефективност на ванадиевите поточни батерии, предназначени за акумулиране на възобновяема енергия.

Ванадиевите поточните презареждаеми батерии са обект на засилен интерес поради уникалните си предимства: висока  мощностна и енергийна плътност, изключитетелна издръжливост при разряд-зарядни натоварвания, нетоксичен воден електролит, напълно рециклируема и беопасна, опростена конструкция с дълъг „календарен живот.“ Описаните характеристики позиционират ванадиевите поточни батерии, като изключително перспективна електрохимична система са съхранение на енергия от възобновяеми източници. Въпреки, упоменатите положителни аспекти на поточните батерии, те демонстрират ниска енергийна ефективност в системи за съхранение на енергия.

Основната цел на проекта е разработването на иновативни добавки към електролита, който да повишат енергийната ефективност на ванадиевите поточни батерии, предназначени за акумулиране на възобновяема енергия.

Процесите на разряд и заряд на католита, протичащи на положителния електрод, преминават през няколко елементарни етапа, като включват множество елементарни реакции с формиране междинни продукти. Значителен брой от елементарните реакции при заряда или разряда са свързани с процеси на протониране на междините продукти или обмяна на протони. Комплексността на тези процеси е един от факторите водещ до ниската енергийна ефективност на ванадиевите поточни батерии.

За решаване на този водещ проблем, в проекта е предложен нов иновативен подход, чрез добавяне към електролита на ванадиевите поточни батерии на полимерни материали, имащи йоногенни C-O- функционални групи и азот съдържащи структури, както и протон проводящо свойство. Наличието, допълнителни С-О-Н функционални групи и азот съдържащи структури е възможно да улесни процесите на заряд и разряд,  а от там да подобри и увеличи енергийна ефективност на ванадиевите поточни батерии.

Изследователският подход за постигане на целите на проектно предложение е базиран на 2 етапа, всеки от които има няколко ключови стъпки за изучаване и оптимизация на ванадиевата поточна батерия. Първият включва създаването на балансиран електролитен „вътрешен стандарт“, интегриране на протон проводящи полимери в електролита и оценка на техните влияния върху електрохимичните реакции. Това изисква лабораторни тестове и разработване на алгоритми за симулиране на операционната среда на батерията. Вторият етап фокусира върху демонстриране на подобрения електролит в енергийна система с ванадиева поточна батерия 10 kW / 40 kWh. Това включва инсталиране и експлоатация на батерийната система, анализ на работните параметри, електрически характеристики и ефективност, както и оценка на влиянието на полимерите върху системата чрез сравнителен анализ преди и след тяхното добавяне.

Проектът планира достигане на TRL7, чрез създаване и демонстриране в оперативна среда на прототип на подобрен електролит за ванадиеви поточни батерии, съдържащ полимерни материали, който би подобрил производителността на батериите в приложения за съхранение на енергия от възобновяеми източници.