Een groep wetenschappers van het Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech), Lomonosov Moscow State University (MSU) en het Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT), onder leiding van Skoltech-professor Aldo Bischi, heeft een wiskundig model ontwikkeld van de elektrochemische cel van de vanadiumstroombatterij. Het model beschrijft het dynamische gedrag van de batterij, inclusief de stroom vanadiumionen door het celmembraan. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Toegepaste energie .

De vanadiumstroombatterij wordt gezien als een van de meest geavanceerde apparaten voor energieopslag vanuit het perspectief van zijn integratie met hernieuwbare energiebronnen. Het werkingsprincipe van de batterij bestaat uit het omzetten van elektrische energie in de energie van chemische reacties tussen vanadiumzouten. De flowbatterij verschilt van klassieke batterijen doordat deze zowel de elektrochemische cel als de vloeibare elektrolyt gebruikt die in afzonderlijke tanks is opgeslagen en door de cel stroomt wanneer de batterij in bedrijf is. Dus, de capaciteit en het vermogen van de batterij kunnen onafhankelijk worden geschaald, wat de ontwerpers meer flexibiliteit geeft bij het maken van echte stroominstallaties en hen in staat stelt nieuwe high-power en high-capacity opslagapparaten te ontwerpen. Een ander voordeel van vanadiumflow-batterijen is dat ze een veel langere levensduur hebben in vergelijking met hun conventionele tegenhangers. Momenteel, vanadiumflow-batterijen worden gebruikt in combinatie met zonnepanelen en windenergiegeneratoren. Het nieuwe model helpt bij het detecteren en bewaken van storingen en breidt het toepassingsgebied van de batterij uit.

Het nieuwe wiskundige model beschrijft effectief de cross-over - een groot probleem in de werking van de vanadiumstroombatterij, wat leidt tot capaciteitsvermindering.

De benadering voorgesteld door professor Aldo Bischi en zijn team helpt bij het bereiken van een hoge nauwkeurigheid bij het modelleren van de laad- en ontlaadkarakteristieken van de batterij (spanning, capaciteit, en laadniveau) en de capaciteitsvermindering als gevolg van cross-over met redelijke rekeninspanning.

"Ons model kan worden gebruikt om conditiebewakingstechnieken voor vanadiumstroombatterijen te ontwikkelen als een manier om verslechtering van hun prestaties als gevolg van langdurig gebruik te voorkomen, " legt de eerste auteur van de studie en Skoltech PhD-student Mikhail Pugach uit.