مسحوق الفاناديوم المتطور المصنوع من الجيل التالي من مواد VRFB الفاناديوم المتطور

مقدمة

تُعد بطاريات أكسدة الفاناديوم المتدفقة مكوناً واعداً لمستقبل الطاقة لدينا. فهي تتميز بعمر دورة طويل وتشغيل آمن. يمكن استخدام مساحيق الفاناديوم المستخدمة في أنظمة البطاريات لتحسين الأداء.

أساسيات بطاريات تدفق أكسدة الفاناديوم الاختزالية

تستخدمبطاريات تدفق أكسدة الفاناديوم المختلطة الأكسدة الفاناديوم إلكتروليتات سائلة. تخزن البطارية الطاقة على شكل أيونات الفاناديوم. تتبادل هذه الأيونات حالة الأكسدة لتخزين أو إطلاق الكهرباء. تحتوي البطارية على خزانين متصلين من خلال نظام تدفق. عندما يحتاج أحدهما إلى الطاقة، يتدفق السائل من خلال كومة خلايا حيث ينتج التفاعل الكهرباء.

ويتمتع هذا الهيكل بالعديد من الفوائد. البطاريات قابلة للتطوير بسهولة عن طريق زيادة أحجام الخزانات. لديها مخاطر سلامة منخفضة لأن السوائل في الاحتواء. في الظروف القياسية، يمكن أن تتحمل بطارية الفاناديوم أكثر من 10,000 دورة. وتُستخدم في برامج التخزين الشبكي في العديد من البلدان. وعادة ما تقدم الشركات أمثلة على الحالات التي تعمل فيها هذه البطاريات على استقرار إمدادات الطاقة المتجددة. وقد تم اختبار هذه الطريقة وثبت أنها آمنة وفعالة.

مسحوق الفاناديوم كمادة مصدر

يشكلمسحوق الفاناديوم أيضاً جزءاً أساسياً في إنتاج هذه البطاريات. المسحوق هو مادة مصدر لإلكتروليت الفاناديوم. يحدد المسحوق نقاء وأداء البطارية النهائية. في معظم الحالات، ينتج مسحوق الفاناديوم الأعلى درجة تفاعل بطارية أكثر استقرارًا. على سبيل المثال، تُظهر الأبحاث أن مسحوق الفاناديوم النقي بنسبة 99.5% يحسّن كفاءة البطارية مقارنةً بالدرجات الأقل من المساحيق.

على مستوى التصنيع، يتم استخدام خام الفاناديوم الخام، حيث يتم تنقية خام الفاناديوم الخام إلى مسحوق. ثم يخضع المسحوق لمزيد من المعالجة لتحقيق حالات الأكسدة المطلوبة في تفاعل البطارية. ومن الأمثلة الجيدة على ذلك استخدام خام خماسي أكسيد الفاناديوم ( V2O5). ويتم اختزاله لتوليد حالات الأكسدة المنخفضة. في بحثنا، طرق التنقية مثل التكليس والاختزال ليست نادرة.

تشير الأدلة إلى أن معالجة مسحوق الفاناديوم بعناية تزيد من مساحة السطح والتفاعلية. وتعني زيادة التفاعلية أن أنواع الفاناديوم ستتحرك بمعدلات أعلى أثناء التفريغ والشحن. في الحالات العملية، أظهرت التقارير المختبرية من مختبرات البطاريات كفاءة أعلى بنسبة تصل إلى 5% مع مساحيق الفاناديوم المحسنة للغاية. وتشير هذه الأدلة إلى أن المساحيق المحسّنة تؤثر بشكل مباشر على الأداء الكلي للبطارية.

أنواع مواد مساحيق الفاناديوم المتقدمة

يتم استخدام عدد من أنواع مساحيق الفاناديوم في الوقت الحاضر، فهناك مساحيق يتم تنقيتها كيميائيًا وهناك تلك التي يتم إنتاجها بالوسائل الفيزيائية. أحد هذه الأنواع هو مساحيق أكسيد الفاناديوم عالية النقاء. يحتوي هذا النوع من المساحيق على تركيبة كيميائية متجانسة. ينتج هذا النوع من المساحيق تفاعلات بطارية متسقة. وعادة ما توجد في مختبرات الأبحاث الكبيرة.

وهناك شكل آخر، وهو مسحوق الفاناديوم المطحون ميكانيكيًا. ويؤدي الطحن الميكانيكي إلى تكسير الجسيمات إلى حد دقيق للغاية. وهذا يزيد من مساحة السطح المتاحة للتفاعلات الكيميائية. في بعض الأمثلة في العالم الحقيقي، زاد هذا المسحوق الناعم من معدلات انتقال التفاعل. وهذا له آثار على وظيفة البطارية على مدى عدد كبير من الدورات.

تستخدم المواد المضافة في بعض المواد عالية التقنية. ويتم تنظيم شكل الجسيمات وحجمها باستخدام المواد المضافة. الجسيمات الكروية مسؤولة عن أداء البطارية الأكثر استقرارًا. وذكر مثال معين في مصنع للبطاريات مشابه لهذا الأمر أن إضافة إضافات نانوية الشكل تمنع تكتل الجسيمات. وهذا يعادل كثافة تيار أعلى عند الاستخدام وأداء بطارية أكثر استقرارًا.

تعد كل من مساحيق الفاناديوم المنشأة كيميائيًا والمنقاة ميكانيكيًا مهمة. وكلاهما له وظيفة محددة للعمل على تعزيز خصائص المنحل بالكهرباء. سيتم تحديد النوع المناسب للاستخدام حسب ما يتطلبه التطبيق وبنية نظام البطارية. ببساطة، المساحيق الأفضل تعني أنظمة فاناديوم أفضل.

الخاتمة

تحمل مواد مساحيق الفاناديوم الجديدة وعودًا كبيرة للجيل القادم من بطاريات تدفق أكسدة الفاناديوم المختلطة. فهي تساعد في تعزيز التفاعلات الكيميائية الضرورية لتخزين الطاقة. الخطوات الصغيرة إلى الأمام في المعالجة تقدم بالفعل أداءً أفضل وعمرًا أطول للبطارية. من الواضح أن التعديلات الصغيرة على المسحوق تحدث فرقًا كبيرًا.

الأسئلة المتداولة

س: فيمَ تُستخدم بطاريات تدفق أكسدة الفاناديوم الحمراء؟

س: تُستخدم في تخزين الطاقة وأنظمة الطاقة الاحتياطية على نطاق واسع.

و: ما أهمية نقاء مسحوق الفاناديوم؟

س: يعزز النقاء العالي من استقرار البطارية وكفاءتها عند التفريغ والشحن.

س: و: ما هو التحسين مع الطحن الميكانيكي؟

س: يزيد من مساحة السطح، مما يزيد من معدل التفاعل وأداء البطارية.