Các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Hóa học Đại Liên (DICP) ở Trung Quốc đã phát triển một cụm pin dòng vanadi công suất 70 kW. Ống khói được thiết kế mới có chi phí thấp hơn 40% so với ống khói ở mức 30 kW hiện tại do mật độ công suất thể tích là 130 kW/m3.
Ngăn xếp là thành phần cốt lõi của pin dòng vanadi
Hình ảnh: DICP
Pin dòng Vanadi là một trong những công nghệ hứa hẹn nhất để lưu trữ năng lượng quy mô lớn do tuổi thọ dài, khả năng tái chế tuyệt vời và nguy cơ cháy thấp. Tuy nhiên, sự hấp thu của chúng phần lớn bị hạn chế do mật độ năng lượng thấp so với công nghệ lithium-ion cũng như chi phí ban đầu cao.
Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Vật lý Hóa học Đại Liên (DICP) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã phát triển một dãy pin dòng vanadi mật độ năng lượng cao 70 kW. So với ngăn xếp mức 30 kW hiện tại, ngăn xếp mới có chi phí thấp hơn 40%.
Tự hào với mật độ công suất cao hơn 130kW/m3, ngăn xếp mới có thể tích nhỏ hơn, dẫn đến chi phí thấp hơn trong cùng điều kiện công suất đầu ra. Bằng cách sử dụng ngăn xếp này, bộ lưu trữ năng lượng container 20 feet có thể được nâng cấp từ 250 kW lên 500 kW mà không làm tăng đáng kể kích thước của các bộ nguồn và chi phí của các cơ sở hỗ trợ hệ thống.
Nhóm nghiên cứu đã thiết kế ống khói mới dựa trên màng composite xốp, có tính chọn lọc cao và có thể hàn được và các tấm lưỡng cực có tính dẫn điện cao có thể hàn được. Nó cũng sử dụng đường dẫn dòng chảy ngắn, cấu trúc pin siêu mỏng, khả năng chống dòng chảy thấp và các kênh dòng chảy đồng đều phân phối cao.
Hiệu suất năng lượng của ngăn xếp là 81% trong điều kiện sạc và xả công suất định mức 70 kW và 82,1% trong điều kiện sạc và xả công suất không đổi 60 kW. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng ngăn xếp hoạt động ổn định sau hơn 1.200 chu kỳ, chỉ giảm 1,7% hiệu suất năng lượng.
“Dòng công suất 70kW này có thể thúc đẩy việc thương mại hóa pin dòng vanadi. Chúng tôi tin rằng sự phát triển của hệ thống này sẽ cải thiện sự tích hợp của các đơn vị năng lượng trong năng lượng”, Giáo sư LI Xianfeng, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết.
Với tuổi thọ hơn 20.000 chu kỳ, pin dòng oxi hóa khử có thể mang lại chi phí lưu trữ theo mức (LCOS) thấp hơn so với pin lithium-ion. Tuy nhiên, CAPEX trên mỗi kWh của loại hóa học dòng chảy được triển khai rộng rãi nhất, pin dòng oxy hóa khử vanadi, lại cao hơn.
Với lithium-ion ít phù hợp hơn để lưu trữ năng lượng trong thời gian lớn hơn sáu giờ, pin dòng oxy hóa khử cung cấp một giải pháp thay thế rẻ hơn để có thời gian lưu trữ lâu hơn do công suất tách rời và quy mô năng lượng của chúng. Cụ thể, việc tăng thời gian lưu trữ pin dòng oxy hóa khử chỉ yêu cầu mở rộng quy mô bể chứa chất điện phân và thể tích chất điện phân, trong khi cấu hình ngăn xếp tế bào có thể không thay đổi.
