Повышение мощности разряда и эффективности заряд-разрядного цикла водородно-ванадиевого накопителя электроэнергии за счет оптимизации катодного материала

Водородно-ванадиевая проточная батарея (ВВПБ) – перезаряжаемый химический источник тока, объединяющий в себе «сильные» стороны двух технологически зрелых устройств – мембранного электролизёра для получения водорода и ванадиевой проточной редокс-батареи (ВПРБ) – водородный газодиффузионный электрод первого и высокую обратимость и ресурс второго. Его использование для решения задачи накопления и воспроизводства в качестве альтернативы ВПРБ оправдано как с экономической точки зрения (главный фактор – в расчете на кВтч запасаемой энергии вдвое сокращается количество самого дорогостоящего компонента ВПРБ-ванадиевого электролита), так и с позиций достигнутых на ячейках лабораторного масштаба значений энергоэффективности заряд-разрядного цикла, превышающих 85%. Ввиду относительно небольшого времени, прошедшего с момента первой демонстрации прототипа такого устройства, его разрядные характеристики могут быть существенно улучшены, в основном за счет ускорения катодного процесса – редокс-превращения ванадил/ванадатной пары на пористом углеродном электроде. Задачей настоящего проекта является повышение эффективности функционирования мембранно-электродного блока водородно-ванадиевой проточной батареи, в качестве универсального «мерила» которой используется плотность мощности разряда, путем целенаправленного синтеза электродного материала с заданными свойствами. Для ее решения предполагается применять комплексный подход, подразумевающий предварительную теоретическую работу по выводу количественных соотношений между скоростью протекающей на электроде редокс-реакции с его параметрами (толщиной, площадью удельной поверхности, проводимостью и пористостью), экспериментальную проверку результатов моделирования с последующим синтезом материала с рассчитанными характеристиками по новой методике.