Vanádium-redox akkumulátor

A vanádium tüzelőanyag-cellát, amit ma már inkább „Vanadium Redox (Flow) Battery”-nek, azaz vanádium redox (folyadékáramos) akkumulátornak hívnak, és az angol nyelvű irodalomban VRB-nek rövidítenek, 1976 óta fejlesztik. A vanádiumnak azt a tulajdonságát használják ki, hogy többféle oxidja van, vagyis a vanádium atomok az oxigénatomokkal többféleképpen tudnak kapcsolódni, és emiatt ehhez a különleges tüzelőanyag-cellához csak egyféle anyagot kell kívülről hozzáadni.

A vanádium-redox igen rugalmasan használható technológia. Idehaza 2024 tavaszán, Öskün adták át az első eneriatároló rendszert. Jelenleg 7 MW-nyi (28 Mwh kapacitású) új VRFB projekt van folyamatban öt további naperőmű helyszínen. A következő öt évben, éves átlagban további 20-30 MW-nyi VRFB akkumulátoros energiatároló egységet telepítenek.

A redox akkumulátorok nagy előnye a korábbi akkumulátorkonstrukciókkal szemben az, hogy gyakorlatilag nem rendelkeznek időbeli korlátokkal. A vanádium redox akkuk bármikor leállíthatók, újraindíthatók, egészen minimális önkisülés mellett hosszan tárolhatók, s élettartamuk folyamatos használat mellett is igen hosszú, hiszen bizonyítottan minimum 14 000-szer tölthetők.

Járműves felhasználásban még nagyobb előnyt jelent, hogy az energiát folyadékban tárolja, ezáltal a folyadék (vagy a folyadékot tároló tartály) cseréjével is tölthető. A vanádium redox akkumulátor ugyanis két tartályból, két szivattyúból és a cellatömbből áll. A két tartályban van a kétféle kénsavas elektrolit, melyek egyike a vanádium, a másik pedig annak oxidját tartalmazza. A működéskor keringtető szivattyúk pumpálják át az elektrolitokat a cellatömbön, ahol a kémiai energiából villamos energia keletkezik. A rendszer lelke a PEM (protoncserélő membrán) reverzibilis tüzelőanyag-cellaköteg. Töltéskor az egyenáram elektronokat juttat a vanádium elektronhéjaira, az extra elektronok a vízből és a savból protonokat (hidrogénatomokat) hajtanak a membránon keresztül a kisebb feszültségű oldalra.

Kisütéskor a protonok a membránon keresztül visszakerülnek, és mozgásuk kis változást okoz a töltési állapotban, amit a vanádium elektronhéjain lévő elektronok mozgása kompenzál, és ezt az elektronmozgást fogjuk fel egyenáramként. Tehát töltésnél elektronok áramlanak az akkumulátorba, és a protonok áramlása egyenlít, kisütésnél a protonok visszaáramlása elektronokat juttat a hálózatba.