V jadre redoxne prietokových baterií nájdeme elektrochemickú celu, kde sa vybíja/nabíja batéria. Iónová výmenná membrána (IEM) elektricky oddeľuje kladnú a zápornú stranu batérie, pričom umožňuje prechod iónov jej štruktúrou a uzatvára elektrický obvod. Tento komponent hrá zásadnú úlohu vo výkone batérie, ovplyvňuje coulombovskú a energetickú účinnosť, energetickú hustotu, odpor a životnosť. Nielenže predstavuje jednu z najdôležitejších komponentov RFB, ale predstavuje aj významnú časť nákladov. V súčasnosti sa vo vanádiových RFB používajú membrány Nafion®, ktoré sú založené na perfluorovaných polyméroch a predstavujú približne 30 % nákladov na batériu. Keďže fluoropolyméry sú perzistentné, toxické a môžu sa hromadiť v organizmoch, Európska komisia (EC) ich plánuje zakázať. Preto výskumné skupiny a spoločnosti sústredia pozornosť na vývoj membrán založených na čiastočne fluorovaných alebo nefluorovaných polyméroch, ako aj nových anionových, bipolárnych a amfotérnych membrán, ktoré predstavujú ekonomickejšie riešenie. INO-HUB R&D tím si je vedomý týchto problémov a skúma rôzne alternatívy:
- použitie aniónovo výmenných membrán: Je pravda, že membrána Nafion má vysokú vodivosť vďaka vysokej iónovej pohyblivosti protónov. AEM membrány sa však vyznačujú lepšími mechanickými vlastnosťami, nižšou priepustnosťou (crossover) a predstavujú viac ako 3x lacnejšiu alternatívu.
- zlepšenie vlastností nefluorovaných katiónovo výmenných membrán: Ako bolo diskutované vyššie, membrána Nafion má mnoho výhod v dôsledku povahy fluorovaných polymérov. Alternatívou je použitie ne-fluoridovaných membrán, ktoré predstavujú ekologickejšiu možnosť. Vlastnosti týchto membrán by sa mohli zlepšiť pomocou rôznych IEM modifikačných metód na zníženie priepustnosti (crossover) a zvýšenie vodivosti membrány.
INO-HUB R&D tím v spolupráci s univerzitou UPJŠ skúma vplyv modifikácie IEM na výkon batérie s cieľom optimalizovať vlastnosti nefluórovaných a čiastočne fluórovaných membrán. Zároveň sa budú porovnávať výsledky VRFB s použitím CEM a AEM. AEM indikujú výrazne nižší prechod (crossover) foriem vanádu medzi nádržami, čo znamená, že aj keď výkon nie je taký účinný ako u membrán Nafion, nepotrebnosť vyvažovania (rebalancing), ako aj nižšia cena predstavujú veľmi zaujímavú alternatívu.
POĎAKOVANIE:
Táto práca bola podporená projektom: IPCEI_IE_FLOW_BESS_012021
