El auge de las energías renovables ha expuesto un nuevo desafío: el almacenamiento de energía.
La energía solar y eólica, aunque barata, es intermitente. Para que toda la red dependa de energía renovable, se necesita una gran cantidad de almacenamiento para evitar apagones.
Es en este momento cuando un metal extraordinario, el vanadio, a través de la tecnología de baterías de vanadio, ha demostrado su papel insustituible en el campo de la energía sostenible.
Sus ventajas únicas lo hacen aplicable a parques solares y eólicos, sistemas de almacenamiento de energía de red, carga de vehículos eléctricos, paneles solares, generadores diésel y estaciones base de comunicaciones.
¿Cómo funciona la batería de vanadio?
Nuestra batería de vanadio más común es la batería de flujo redox de vanadio (VRFB).
Es importante saber que las baterías vienen en varios tipos, como las que almacenan energía mediante fuerza física o reacciones químicas. La batería de flujo redox de vanadio pertenece a la última categoría.
Lo que hace que esta batería sea única es que utiliza en su interior un metal llamado vanadio, que también puede adoptar varias formas diferentes.
Su principio de funcionamiento, en pocas palabras, es almacenar y liberar energía eléctrica mediante la conversión de iones de vanadio entre diferentes estados de oxidación.
¿Cómo se obtiene el vanadio de la batería de vanadio?
Hay un líquido especial en la batería llamado electrolito.
Su componente principal, el pentóxido de vanadio (V₂O₅), es de alta pureza, lo que establece el excelente rendimiento de la batería de vanadio y demuestra el alto valor del vanadio.
El vanadio, un metal de transición, es de color blanco grisáceo, con excelente ductilidad, resistencia a la corrosión y solidez. Permanece sólido a temperatura ambiente, con un punto de fusión de 1910°C y un punto de ebullición de 3407°C.
El vanadio de las baterías de vanadio se extrae del mineral de vanadio.
El vanadio existe principalmente en forma de titanomagnetita de vanadio (la fuente principal), vanadinita, mineral de uranio-vanadio y descloizita. También se encuentran trazas de vanadio en algunos tipos de carbón, petróleo y carbón.
FTM Machinery se destaca en la trituración, molienda y beneficio eficiente del mineral de vanadio, elevándolo a concentrados de vanadio.
Los pasos de producción del pentóxido de vanadio de alta pureza que le interesan:
1 Trituración y cribado iniciales: Empleo de trituradoras de mandíbulas y trituradoras de cono especializadas para triturar gradualmente grandes minerales de titano-magnetita de vanadio. Las cribas vibratorias garantizan que el mineral obtenido alcance una finura de procesamiento adecuada y al mismo tiempo separan eficazmente las impurezas.
2 Molienda fina: refinar aún más el mineral a través de molinos de bolas o molinos de barras hasta que el tamaño de partícula sea inferior a 3 mm.
3 Separación magnética: Utilización de separadores magnéticos débiles en entornos de campo magnético controlados con precisión para descartar relaves y obtener concentrados gruesos.
4 Reprocesamiento de múltiples etapas: después de dos rondas de molienda y separación magnética, cada ciclo refina aún más la pureza y el grado de los concentrados, acercándose gradualmente al estado ideal.
5 Concentración profunda: los pasos de separación magnética adicionales producen concentrados de alta calidad y alta recuperación.
6 Fundición en alto horno: Alimentación de concentrados de titanomagnetita de vanadio a los altos hornos para cofundirlos con coque o carbón para transferir elementos de vanadio al hierro fundido.
7 Soplado de escoria de vanadio: Someter el hierro fundido a soplado en convertidores para obtener óxidos ricos en vanadio y óxidos de hierro en forma de escoria de vanadio y semiacero tras oxidación selectiva, que sirve como material de extracción de vanadio.
8 Refinamiento y purificación: utilización de procesos químicos como lixiviación, precipitación y extracción con solventes para refinar el vanadio y, en última instancia, producir pentóxido de vanadio de alta pureza.
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Más seguro, más duradero y más reciclable (en comparación con las baterías comunes)
Actualmente, las baterías de iones de litio, plomo-ácido, níquel-hidruro metálico y los supercondensadores son los productos más utilizados en las soluciones de almacenamiento de energía.
Sin embargo, también enfrentan algunos desafíos:
- Reservas limitadas: incapaz de satisfacer todas las demandas de almacenamiento de alta energía y potencia.
- Preocupaciones de seguridad: Riesgo potencial de incendio o explosión.
- Impacto ambiental: Uso de metales pesados tóxicos, con reciclabilidad limitada.
- Eficiencia decreciente: el almacenamiento de energía se degrada con el tiempo.
Según estadísticas incompletas, desde 2023 se han producido en todo el mundo más de 70 accidentes de seguridad en el almacenamiento de energía, la mayoría de los cuales fueron causados por baterías de litio.
En comparación, las baterías de flujo redox de vanadio tienen mejores características.
- Más seguro: el electrolito de la batería de flujo consiste en una solución acuosa, lo que elimina el riesgo de fuga térmica que se observa en las baterías de iones de litio, evitando la combustión o explosión.
- Mayor vida útil: Puede soportar decenas de miles de cargas y descargas y tiene una vida útil de más de 25 años, superando el ciclo de batería tradicional.
- Expansión flexible: Para aumentar la capacidad, solo necesita ampliar el tanque de electrolito o aumentar la concentración; Para aumentar la potencia, es necesario aumentar el área de la pila.
- Reciclable: los iones de vanadio en el electrolito se pueden convertir químicamente nuevamente en formas utilizables después de su uso.
Conclusión
Las baterías de flujo redox de vanadio, que se prevé que dominen el mercado de almacenamiento de energía por encima de 1 MW de capacidad en el futuro, deben su éxito al recurso mineral crítico, el vanadio.
FTM Machinery continuará brindando servicios eficientes de trituración, molienda y beneficio, ofreciendo un soporte sólido para la comercialización y aplicación a mayor escala de la tecnología de baterías de flujo redox de vanadio.
