Un groupe de scientifiques de l'Institut des sciences et technologies de Skolkovo (Skoltech), Université d'État Lomonossov de Moscou (MSU) et Institut de physique et de technologie de Moscou (MIPT), dirigé par le professeur Skoltech Aldo Bischi, a développé un modèle mathématique de la cellule électrochimique de la batterie à flux de vanadium. Le modèle décrit le comportement dynamique de la batterie, y compris le flux d'ions vanadium à travers la membrane cellulaire. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Énergie appliquée .
La batterie à flux de vanadium est considérée comme l'un des dispositifs de stockage d'énergie les plus avancés du point de vue de son intégration avec les sources d'énergie renouvelables. Le principe de fonctionnement de la batterie consiste à convertir l'énergie électrique en énergie de réactions chimiques entre sels de vanadium. La batterie à flux diffère des batteries classiques en ce qu'elle utilise à la fois la cellule électrochimique et l'électrolyte liquide stocké dans des réservoirs séparés et circulant à travers la cellule lorsque la batterie est en fonctionnement. Ainsi, la capacité et la puissance de la batterie peuvent être mises à l'échelle indépendamment, ce qui donne aux concepteurs plus de flexibilité dans la création de véritables installations électriques et leur permet de concevoir de nouveaux dispositifs de stockage de haute puissance et de grande capacité. Un autre avantage des batteries à flux de vanadium est qu'elles ont une durée de vie beaucoup plus longue par rapport à leurs homologues classiques. Actuellement, Les batteries à flux de vanadium sont utilisées en combinaison avec des panneaux solaires et des générateurs d'énergie éolienne. Le nouveau modèle permettra de détecter et de surveiller les pannes et d'élargir le champ d'application de la batterie.
Le nouveau modèle mathématique décrit efficacement le cross-over ‒ un problème majeur dans le fonctionnement de la batterie à flux de vanadium, entraînant une réduction de capacité.
L'approche proposée par le professeur Aldo Bischi et son équipe permet d'atteindre une grande précision dans la modélisation des caractéristiques de charge et de décharge de la batterie (tension, capacité, et niveau de charge) et la réduction de capacité due au croisement utilisant un effort de calcul raisonnable.
« Notre modèle peut être utilisé pour développer des techniques de surveillance de l'état des batteries à flux de vanadium afin d'éviter la dégradation de leurs performances en raison d'un fonctionnement prolongé, " explique Mikhail Pugach, premier auteur de l'étude et doctorant Skoltech.
