Pin vanadi là một trong những loại pin bảo vệ môi trường xanh xuất sắc với đà phát triển mạnh mẽ (không tạo ra các chất độc hại trong quá trình sản xuất, sử dụng và thải bỏ). Nó có cấu trúc pin đặc biệt, có thể xả sâu ở mật độ dòng điện cao; sạc nhanh; năng lượng riêng cao Giá thấp; các lĩnh vực ứng dụng rất rộng: chẳng hạn như cung cấp điện dự phòng cho các tòa nhà, sân bay và trạm trao đổi được điều khiển theo chương trình; nó có thể được sử dụng như một thiết bị lưu trữ năng lượng hỗ trợ cho các hệ thống phát điện sạch như năng lượng mặt trời; nó có thể cung cấp điện cho tàu ngầm, tàu viễn dương và điều tiết đỉnh lưới điện.
Chi phí của pin vanadi tương tự như pin axit-chì và nó cũng có thể chuẩn bị bộ pin megawatt, có thể cung cấp điện với công suất cao trong thời gian dài. Do đó, pin vanadi có lợi thế hiệu quả về chi phí không thể so sánh được với pin lithium-ion và pin niken-hydro trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng quy mô lớn. Pin vanadi có quy trình sản xuất đơn giản, giá cả kinh tế và hiệu suất điện tuyệt vời. So với pin nhiên liệu phức tạp và đắt tiền để sản xuất, chúng cạnh tranh hơn về khả năng lưu trữ năng lượng quy mô lớn và triển vọng ứng dụng của các nguồn năng lượng xe điện.
Ưu điểm của pin vanadi
So với các nguồn năng lượng hóa học khác, pin vanadi có những ưu điểm rõ ràng. Những ưu điểm chính như sau:
1. Công suất cao: Bằng cách tăng số lượng tế bào nguyên khối và diện tích điện cực, công suất của pin vanadi có thể tăng lên. Hiện tại, công suất của pin vanadi trong hoạt động trình diễn thương mại ở Hoa Kỳ đã đạt tới 6 MW.
2. Dung lượng lớn: Bằng cách tùy ý tăng thể tích của chất điện phân, công suất của pin vanadi có thể tăng tùy ý, lên đến hơn GWh; bằng cách tăng nồng độ của chất điện phân, sức mạnh của pin vanadi có thể tăng gấp đôi.
3. Hiệu quả cao: do hoạt tính xúc tác cao của pin vanadi và các vật liệu hoạt động tích cực và tiêu cực được lưu trữ trong các bể chứa chất điện phân tích cực và tiêu cực tương ứng, nên tránh được việc tiêu thụ tự phóng điện của các hoạt chất tích cực và tiêu cực, và năng lượng sạc và xả của pin vanadi bị giảm. Hiệu suất chuyển đổi cao tới 75%, cao hơn nhiều so với 45% của pin axit-chì.
4. Tuổi thọ cao: Do các vật liệu hoạt động tích cực và tiêu cực của pin vanadi chỉ tồn tại trong chất điện phân tích cực và tiêu cực, nên không có sự thay đổi pha như các loại pin khác trong quá trình sạc và xả, có thể xả sâu mà không làm hỏng pin , và pin có tuổi thọ dài. . Hiện tại, mô-đun pin vanadi có thời gian hoạt động lâu nhất trong buổi trình diễn thương mại của VRB PowerSystems tại Canada đã hoạt động bình thường hơn 9 năm, với vòng đời chu kỳ sạc-xả hơn 18.000 lần, cao hơn nhiều so với mức 1.000 thời gian của pin chì-axit đứng yên.
5. Tốc độ phản hồi nhanh: Có thể khởi động ngăn xếp pin vanadi ngay lập tức khi chứa đầy chất điện phân. Chỉ mất 0,02 giây để chuyển đổi giữa trạng thái sạc và xả trong khi hoạt động và tốc độ phản hồi là 1 mili giây.
6. Sạc tức thì: bằng cách thay đổi chất điện phân, pin vanadi có thể được sạc ngay lập tức.
7. Độ an toàn cao: Pin vanadi không có nguy cơ cháy nổ tiềm ẩn, ngay cả khi trộn lẫn chất điện phân dương và âm cũng không gây nguy hiểm, nhưng nhiệt độ của chất điện phân tăng nhẹ.
8. Chi phí thấp: Ngoài màng ion, các thành phần của pin vanadi chủ yếu là vật liệu carbon và nhựa kỹ thuật rẻ tiền, nguồn nguyên liệu phong phú và dễ tái chế. Không cần kim loại quý làm chất xúc tác điện cực và chi phí thấp.
9. Pin vanadi có mức độ tự do lớn trong việc lựa chọn địa điểm, có thể vận hành hoàn toàn tự động, không gây ô nhiễm, bảo trì đơn giản và chi phí vận hành thấp.
Ưu điểm ứng dụng thực tế
1. Là nơi xảy ra phản ứng, ngăn xếp được tách ra khỏi bể chứa để chứa chất điện phân, khắc phục cơ bản hiện tượng tự phóng điện của pin truyền thống. Công suất chỉ phụ thuộc vào kích thước của ngăn xếp và công suất chỉ phụ thuộc vào dung lượng và nồng độ chất điện phân. Thiết kế rất linh hoạt; khi công suất không đổi, để tăng khả năng lưu trữ năng lượng, chỉ cần tăng thể tích của bể chứa chất điện phân hoặc tăng thể tích hoặc nồng độ của chất điện phân. Có, không thay đổi kích thước của ngăn xếp; mục đích "sạc ngay lập tức" có thể đạt được bằng cách thay thế hoặc thêm chất điện phân ở trạng thái sạc. Nó có thể được sử dụng để xây dựng các nhà máy điện lưu trữ năng lượng từ cấp kilowatt đến 100 megawatt, với khả năng thích ứng mạnh mẽ.
Thứ hai, hiệu suất sạc và xả tốt, có thể thực hiện sạc và xả công suất cao, cũng có thể cho phép sạc nổi và xả sâu. Đối với ắc quy chì-axit, dòng xả càng lớn thì tuổi thọ của ắc quy càng ngắn; độ sâu xả càng sâu, tuổi thọ pin càng ngắn. Ngay cả khi độ sâu xả của pin vanadi đạt 100%, nó sẽ không ảnh hưởng đến pin. Hơn nữa, pin vanadi không dễ bị đoản mạch, giúp tránh được các vấn đề về an toàn như cháy nổ do đoản mạch.
3. Số lần sạc và xả cực lớn, tuổi thọ lý thuyết là vô số lần. Tỷ lệ thời gian sạc-xả là 1:1, trong khi ắc quy chì-axit là 4:1. Ngoài ra, pin vanadi có tốc độ phản hồi chuyển đổi sạc và xả nhanh dưới 20 mili giây, rất thuận lợi cho việc cung cấp năng lượng cân bằng.
Thứ tư, hiệu suất năng lượng cao, hiệu suất năng lượng DC đến DC có thể đạt hơn 80%, trong khi pin axit-chì chỉ khoảng 60%. Trạng thái của từng ô đơn vị trong bộ pin vanadi về cơ bản là giống nhau và việc bảo trì rất đơn giản và thuận tiện.
5. Việc lựa chọn trang web có mức độ tự do lớn và chiếm một diện tích nhỏ. Hệ thống có thể vận hành khép kín hoàn toàn tự động, sẽ không có sương axit và không bị axit ăn mòn. Chất điện phân có thể được tái sử dụng, không phát thải, bảo trì đơn giản và chi phí vận hành thấp. Đó là một công nghệ lưu trữ năng lượng xanh. Do đó, để tạo ra năng lượng tái tạo, pin vanadi là chất thay thế lý tưởng cho pin axit-chì.