Vanadiinivirtausakkujen elektrolyyttien termodynaamiset ominaisuudet

Abstract

Uusiutuvien energiamuotojen yleistyessä kiinnostus ja kysyntä energiavarastoille kasvaa. Yksi mielenkiintoisimmista energianvarastointimenetelmistä ovat virtausakut, jotka hyödyntävät elektrolyyttiliuoksia energian varastointiin tavallisten akkujen kiinteiden elektrodien sijasta. Virtausakkujen etuina ovat nopea vasteaika, pitkä käyttöikä ja turvallisuus. Virtausakuista yksi tutkituimmista ja lupaavimmista malleista ovat vanadiinivirtausakut, joiden etuna on vain yhteen elektrolyyttiliuokseen perustuva toiminta. Vanadiinivirtausakun kehittämisen ja optimoinnin kannalta elektrolyyttiliuoksen termodynaamisten ominaisuuksien tunteminen on tärkeää.

Tässä tutkielmassa käydään lyhyesti läpi vanadiinivirtausakkujen toimintaa, mutta pääpaino on elektrolyyttiliuosten termodynamiikassa ja vanadiinivirtausakkujen elektrolyyttiliuoksille kirjallisuudesta löytyvissä tutkimustuloksissa. Tutkielmassa tarkastellaan yhden vanadiinivirtausakkujen elektrolyyttiliuoksissa esiintyvän suolan, vanadyylisulfaatin, vesiliuoksia. Vanadyylisulfaatin vesiliuosten tutkimustulosten luotettavuutta ja merkitystä vanadiinivirtausakkujen kehitykselle arvioidaan, jonka lisäksi tarkastellaan mahdollisuuksia muodostaa luotettavia semiempiirisiä malleja, joiden avulla termodynaamisia ominaisuuksia voitaisiin ennustaa eri olosuhteissa.

Vanadyylisulfaatin vesiliuoksille kirjallisuudesta löytyvät tutkimustulokset eivät kata kaikkia semiempiiristä mallia varten vaadittavia termodynaamisia ominaisuuksia, ja tulosten luotettavuuden arviointi on vaikeaa, sillä rinnakkaismäärityksiä ei ole suoritettu riittävästi tai tuloksien välillä on merkittävää hajontaa. Tuloksista on kuitenkin havaittavissa yleiskuva ominaisuuksien ja olosuhteiden väliselle riippuvuudelle, jonka perusteella vanadiinivirtausakkujen kehittäminen on mahdollista. Kokonaisuudessaan vanadyylisulfaatin vesiliuosten termodynaamisten ominaisuuksien lisätutkimukselle ja kokeellisille mittauksille on tarvetta.