Разработка методик получения ванадиевого электролита из техногенного сырья и исследование разрядных характеристик ванадиевых проточных редокс-батарей на электролитах различного состава

Развитие электроэнергетики подразумевает рост доли систем малой распределенной энергетики и снижение экологической нагрузки за счет более широкого использования возобновляемых источников в структуре энергопроизводства, или так называемого процесса декарбонизации производства электроэнергии. Для устойчивого функционирования подобных систем, прежде всего солнечных батарей и ветрогенераторов, требуются накопители энергии, чтобы компенсировать дисбаланс между периодами производства и потребления энергии. В контексте этих задач особое внимание среди накопителей энергии уделяют проточным редокс-батареям (ПРБ). Поскольку экономические показатели этой технологии (стоимость кВт-ч хранимой энергии, стоимость хранимой энергии на жизненном цикле) наиболее близки к технологическому барьеру, определяющему ориентиры для создания долговечного и недорогого перезаряжаемого источника электроэнергии. Среди различных видов ПРБ наиболее коммерциализированные - это ванадиевые ПРБ (ВПРБ). В обеих полуячейках ВПРБ используются ванадий-содержащие электролиты одинакового химического состава, что исключает возможность их перекрестного загрязнения вследствие кроссовера через мембрану и в перспективе делает теоретическое время работы электролитов бесконечным. Однако, именно стоимость электролита определяет около половины капитальной стоимости энергоустановки на основе ВПРБ. Поэтому особенно актуальной задачей является разработка новых экономически эффективных способов производства электролитов для ВПРБ. В данном проекте эта задача будет решаться с помощью нового комбинированного метода электрохимического и химического синтеза ванадиевого электролита ВПРБ, который будет апробирован на двух видах сырья: пентаоксиде ванадия V2O5 - распространённом промышленном сырье для синтеза ванадиевых электролитов, а также метаванадате аммония NH4VO3 - прекурсоре для синтеза V2O5, который может быть получен из шламов металлургических предприятий и ТЭЦ. Полученные составы будут охарактеризованы с помощью различных электрохимических и оптических методов, а также испытаны в качестве электролитов ванадиевых проточных редокс-батарей с конструкцией мембранно-электродного блока, оптимизированной по результатам измерения нагрузочных характеристик. Кроме того, будет оценено влияние чистоты и состава исходного ванадийсодержащего сырья на составы и свойства получаемых электролитов, а также ключевые характеристики ВПРБ, использующих эти электролиты.