スコルテックの科学者らは、バナジウムレド​​ックスフロー電池の設計と運用を容易にするモデルを発表した。これらは、エネルギー変革において重要な役割を果たすことが期待される大規模な電力貯蔵装置であり、エネルギー網のピーク需要を平準化するために、中国、ドイツ、米国の電力会社によってすでに使用されています。

この技術、または同様のソリューションは、電気自動車や再生可能電力の普及に不可欠であり、原子力発電所の効率と安全性を高め、重要なインフラに適切なバックアップ電力を供給することもできます。の勉強に掲載されています電源ジャーナル。

「フロー電池は化学薬品の一種ですエネルギーストレージは基本的にはリチウムイオンおよび他のバッテリー。基本的なコンポーネントは同じです。2 つの電極と、イオンの移動を促進する電解質と呼ばれる媒体です。しかし、エネルギーを提供する化学反応は電極上ではなく、液体電解質内で発生します」と論文の筆頭著者であり、Skoltech Energy社の上級研究員であるMikhail Pugach氏は述べています。

「実用的な観点から見ると、フロー電池は従来の蓄電池よりもはるかにかさばって重いため、ポータブル機器には適していません。とはいえ、フロー電池は優れた容量、寿命、そしてグリッドスケールのストレージへの適応性を備えています。また、急速に充電することができます。」充電され、火災の危険がなく、信頼性が高くなります。原材料ロシア産。そしてバナジウムはリサイクルがかなり簡単です」と研究者は付け加えた。

バナジウムフローレドックス電池は、電力会社がこのような大規模な電力貯蔵に採用している最先端の技術です。これにより、エネルギー生産者は、エアコンなどの同時使用によって引き起こされる電力需要の急増を平準化することができます。

ピーク負荷は常に存在する問題ですが、より多くのドライバーが電気自動車を選択し、夕方の通勤後に一斉に電気自動車に接続し始めると、問題はさらに悪化する可能性があります。

バナジウム電池は、再生可能資源による発電の変動する性質の管理にも役立ちます。この技術は、データセンター、原子力発電所、および連続稼働が必要なその他の産業施設のバックアップ電源として最適です。

"とは異なりリチウムイオン電池バナジウムベースのストレージ システムは、多くの動作サイクルにわたってほぼ減少することなく容量を維持できます。これには、まず適切な設計に加えて、適切なメンテナンス手順が必要です」と、プロジェクトの主任研究者を務めたスコルテック・エナジー社の研究科学者セルゲイ・パルセゴフ氏は述べた。

「私たちの研究で提供されたモデルは 2 つのことを行います。メーカーがバッテリーに使用される材料を最適化して信頼性を高め、容量の低下を遅らせるのに役立ちます。また、ストレージ システムの保守を行う企業に、いつ、どのように保守を行うかを指示します。これは、電解質に生じやすい不均衡を修正することが含まれます。」

したがって、このモデルにより、バナジウムフロー電池を実際に実装する際に、この技術固有の利点を活用することが可能になります。

研究者らによると、彼らのアプローチの主な利点は、モデル化された電池の膜に関する情報をあまり必要としないことです。通常、寸法とともに、使用される材料と精密な技術を入力する必要があります。このモデルは、適切な精度が達成されるまで、動作の過程で徐々にバッテリーに適応します。

モデルの中心となるのは、デバイス内で発生する基礎となる物理プロセスの非常に詳細な記述です。これにより、最小限の入力データで高精度の予測が可能になります。

「物理モデル同僚と私が博士号に基づいて発表したモデルに戻ります。スコルテックの論文プロジェクトです」とプガッチ氏は語った。

「新しいモデルの特徴は、さまざまな膜パラメータの不確実性係数を組み込んでいることです。これにより、モデルを現在の膜の状態に適応させることができ、膜の物理的特性に関する詳細な情報が不要になります。」

このモデルはいくつかの基本パラメータを受け入れ、特別なアルゴリズムを使用して、短い実験中にパラメータをエネルギー貯蔵システムの実際の値に調整します。

以前、スコルテックの研究者たちは、提案されたこれは、電気料金が最も低い時期に正確にレタスを栽培できるように、温室に人工照明をスケジュールすることで電力網の負荷を均等にする方法です。