Развитие возобновляемой энергетики поставило перед нами новую задачу – хранение энергии.
Солнечная и ветровая энергия, хотя и недороги, работают с перебоями. Чтобы вся сеть работала на возобновляемых источниках энергии, необходим большой объем хранилища, чтобы избежать отключений электроэнергии.
Именно в этот момент необыкновенный металл - ванадий благодаря технологии ванадиевых аккумуляторов показал свою незаменимую роль в области устойчивой энергетики.
Его уникальные преимущества делают его применимым для солнечных и ветряных электростанций, сетевых систем хранения энергии, зарядки электромобилей, солнечных панелей, дизельных генераторов и базовых станций связи.
Как работает ванадиевая батарея?
Наиболее распространенной ванадиевой батареей является ванадиевая проточная окислительно-восстановительная батарея (VRFB).
Важно знать, что батареи бывают разных типов, например, те, которые хранят энергию посредством физической силы или химических реакций. Ванадиевые окислительно-восстановительные проточные батареи относятся к последней категории.
Уникальность этой батареи заключается в том, что внутри нее используется металл под названием ванадий, который также может принимать различные формы.
Проще говоря, его принцип работы заключается в хранении и высвобождении электрической энергии за счет преобразования ионов ванадия между различными степенями окисления.
Как получают ванадий в ванадиевой батарее?
В аккумуляторе содержится специальная жидкость, называемая электролитом.
Его основной компонент, пятиокись ванадия (V₂O₅), имеет высокую чистоту, что обеспечивает превосходные характеристики ванадиевой батареи и демонстрирует высокую ценность ванадия.
Ванадий, переходный металл, имеет серо-белый цвет, обладает превосходной пластичностью, коррозионной стойкостью и прочностью. Он остается твердым при комнатной температуре, с температурой плавления 1910°C и температурой кипения 3407°C.
Ванадий в ванадиевых батареях добывается из ванадиевой руды.
Ванадий преимущественно существует в виде ванадиевого титаномагнетита (основной источник), ванадинита, уран-ванадиевой руды и десклоизита. Следовые количества ванадия также содержатся в некоторых углях, нефти и каменном угле.
FTM Machinery превосходно справляется с эффективным дроблением, измельчением и обогащением ванадиевой руды, превращая ее в ванадиевые концентраты.
Интересующие Вас этапы производства пятиокиси ванадия высокой чистоты:
1 Первоначальное дробление и сортировка: использование специализированных щековых и конусных дробилок для постепенного дробления крупных ванадиевых титаномагнетитовых руд. Вибрационные грохоты обеспечивают необходимую крупность полученной руды при эффективном отделении примесей.
2 Тонкое измельчение: дальнейшее измельчение руды с помощью шаровых или стержневых мельниц до тех пор, пока размер частиц не станет менее 3 мм.
3 Магнитная сепарация: использование слабых магнитных сепараторов в условиях точно контролируемого магнитного поля для удаления хвостов и получения грубых концентратов.
4 Многоступенчатая переработка: после двух циклов измельчения и магнитной сепарации каждый цикл дополнительно повышает чистоту и качество концентратов, постепенно приближаясь к идеальному состоянию.
5 Глубокая концентрация. Дополнительные этапы магнитной сепарации позволяют получить высококачественные концентраты с высокой степенью извлечения.
6 Доменная плавка: Подача ванадиевых титаномагнетитовых концентратов в доменные печи для совместной плавки с коксом или углем для перевода элементов ванадия в расплавленный чугун.
7 Продувка ванадиевого шлака: Продувка расплавленного железа в конвертерах с целью получения богатых ванадием оксидов и оксидов железа в виде ванадиевого шлака и полустали после селективного окисления, которая служит материалом для экстракции ванадия.
8 Очистка и очистка: использование химических процессов, таких как выщелачивание, осаждение и экстракция растворителем, для очистки ванадия с получением пентоксида ванадия высокой чистоты.
Что вы также хотите знать:
5 важнейших минералов для аккумуляторов
Более безопасные, долговечные и пригодные для вторичной переработки (по сравнению с обычными батареями)
В настоящее время литий-ионные, свинцово-кислотные, никель-металлогидридные аккумуляторы и суперконденсаторы являются наиболее широко используемыми продуктами в решениях для хранения энергии.
Однако они также сталкиваются с некоторыми проблемами:
- Ограниченные резервы: невозможно удовлетворить все потребности в накопителях высокой энергии и мощности.
- Проблемы безопасности: Потенциальный риск возгорания или взрыва.
- Воздействие на окружающую среду: Использование токсичных тяжелых металлов с ограниченной возможностью вторичной переработки.
- Снижение эффективности: запасы энергии со временем ухудшаются.
По неполным статистическим данным, с 2023 года в мире произошло более 70 аварий, связанных с безопасностью хранения энергии, большинство из которых были вызваны литиевыми батареями.
Для сравнения, ванадий-окислительно-восстановительные проточные батареи имеют лучшие характеристики.
- Безопаснее: электролит проточной батареи состоит из водного раствора, что исключает риск термического разгона, наблюдаемого в литий-ионных батареях, и предотвращает возгорание или взрыв.
- Более длительный срок службы: он может выдерживать десятки тысяч зарядов и разрядов и имеет срок службы более 25 лет, что превышает срок службы традиционной батареи.
- Гибкое расширение: для увеличения емкости достаточно расширить бак с электролитом или увеличить концентрацию; чтобы увеличить мощность, нужно увеличить площадь стека.
- Пригодность для вторичной переработки: ионы ванадия в электролите могут быть химически преобразованы обратно в пригодные для использования формы после использования.
Заключение
В будущем ванадиевые окислительно-восстановительные проточные батареи, которые, по прогнозам, будут доминировать на рынке хранения энергии мощностью выше 1 МВт, обязаны своим успехом важнейшему минеральному ресурсу ванадию.
FTM Machinery продолжит предоставлять эффективные услуги по дроблению, измельчению и обогащению, предлагая надежную поддержку для коммерциализации и масштабного применения технологии проточных ванадиевых окислительно-восстановительных батарей.
