De ontwikkeling van hernieuwbare energiebronnen zoals wind- en zonne-energie wordt beperkt door hun inherent willekeurige en intermitterende karakter. Echter, vanadiumflow-batterijen (VFB's) omvatten een kosten- en energie-efficiënte, technologie voor energieopslag met een lange levensduur die stroom uit hernieuwbare energiebronnen kan opslaan en probleemloos kan uitvoeren.

Het VFB energieopslagsysteem bestaat voornamelijk uit de stack, de elektrolyt, en systemen voor pijpleidingen, batterijbeheer en energieconversie. Onder deze componenten, de stapel speelt een cruciale rol. Daarom, het verhogen van de vermogensdichtheid van de stack en het verlagen van de kosten zal de industrialisatie van VFB-technologie verder versnellen.

Een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Li Xianfeng van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een nieuwe generatie VFB-stacktechnologie ontwikkeld die lage kosten en een hoge vermogensdichtheid biedt. De testresultaten van de groep toonden aan dat de energie-efficiëntie van de stapel meer dan 81% bedroeg. De stack liep op een constant vermogen van 30 kW en vertoonde geen capaciteitsverlies na 100 cycli.

"Het stapelassemblageproces werd verbeterd door lasbare, poreuze ionische geleidende membranen die we ontwikkelden, " zei prof. Li.

Laserlastechnologie werd voor het eerst gebruikt in de stapelassemblage. Het verbeterde niet alleen de betrouwbaarheid van de stapel, maar bereikte ook automatisering van de stapelassemblage, verminderde het gebruik van afdichtingsmaterialen, en verlaagde de kosten van de stapel.

"Deze nieuwe VFB-stacktechnologie handhaaft niet alleen de hoge vermogensdichtheid van conventionele stacks, maar verlaagt ook de totale kosten met 40% in vergelijking met conventionele stapels, " zei prof. Li.

De membranen die in conventionele VFB-stapels worden gebruikt, zijn voornamelijk commerciële perfluorsulfonzuurmembranen die worden gekenmerkt door hoge kosten en relatief slechte ionenselectiviteit.

In tegenstelling tot, de lasbare, poreuze ionische geleidende membranen die in deze nieuwe generatie VFB-stacktechnologie worden gebruikt, kunnen de ionische selectiviteit verbeteren en het capaciteitsbehoud van de elektrolyt vergroten. Dit type membraan kost veel minder dan perfluorsulfonzuurmembranen.