Keďže siete na celom svete integrujú vyšší podiel prerušovanej slnečnej a veternej energie, ukázalo sa, že dlhodobé skladovanie energie je kriticky chýbajúci kúsok skladačky čistej energie. Medzi najsľubnejšie-technológie s dlhou výdržou patria redoxné prietokové batérie a najmä vanádiové prietokové batérie (VFB) dosiahli komerčnú zrelosť pre úžitkové-aplikácie a priemyselné skladovacie aplikácie. Srdcom každého systému prietokových batérií sú elektródové materiály na báze grafitu-, ktoré umožňujú elektrochemické reakcie, pri ktorých sa ukladá a uvoľňuje energia, vďaka čomu je grafit neospevovaným, ale nevyhnutným spúšťačom revolúcie dlhodobého skladovania-.
Predpokladá sa, že globálny trh s vanádiovými batériami vzrastie z približne 620 miliónov USD v roku 2025 na viac ako 3,1 miliardy USD do roku 2033, čo predstavuje robustnú zloženú ročnú mieru rastu 22,3 % podľa prognóz odvetvia. Tento prudký rast je poháňaný klesajúcimi systémovými nákladmi, zlepšujúcou sa životnosťou a silnou politikou podpory dlhodobého-ukladania v Číne, Európskej únii a Spojených štátoch. Čína v súčasnosti dominuje globálnemu nasadzovaniu VFB, čo predstavuje približne 70 % inštalovanej kapacity, pričom sú v prevádzke projekty v stovkách megawattových-rozsahov a vo vývoji sú multi{10}}gigawattové potrubia.
Elektródy z grafitovej plsti a grafitového papiera slúžia ako reakčné miesta, kde vanádiový elektrolyt podlieha oxidácii a redukcii počas nabíjacích a vybíjacích cyklov. Na rozdiel od pevných elektród používaných v lítium-iónových batériách sú elektródy prietokových batérií porézne, vodivé štruktúry, ktoré umožňujú prúdenie elektrolytu a zároveň poskytujú obrovskú plochu povrchu pre elektrochemické reakcie. Grafitová plsť na báze polyakrylonitrilu (PAN)- je dominantným elektródovým materiálom, ktorý sa cení pre svoju vysokú elektrickú vodivosť, vynikajúcu odolnosť proti korózii v kyslých elektrolytoch, regulovateľnú pórovitosť a relatívne nízku cenu.
Výkon grafitových elektród priamo určuje hustotu výkonu, účinnosť a životnosť systémov prietokových batérií. Vysoká-čistota grafitovej plsti s optimalizovanou štruktúrou vlákien poskytuje nižší elektrický odpor, čo umožňuje vyššiu prúdovú hustotu a kompaktnejší dizajn systému. Úpravy povrchov môžu ďalej zlepšiť elektrochemickú aktivitu, znížiť nadmerné straty a zvýšiť efektivitu obojsmernej-cesty. Najdôležitejšie je, že grafitové elektródy vykazujú výnimočnú odolnosť vo vysoko kyslom prostredí vanádiového elektrolytu so životnosťou presahujúcou 15 000 – 20 000 cyklov-ďaleko presahujúcich to, čo môže dosiahnuť väčšina lítium{10}}iónových chemikálií. Táto dlhá životnosť je kľúčovým dôvodom, prečo sú prietokové batérie tak dobre{12}}vhodné pre stacionárne dlhodobé{13}}aplikácie ukladania, ktoré musia spoľahlivo fungovať po dobu 20+ rokov.
Okrem grafitových plstených elektród sú kritickými komponentmi v sústavách prietokových batérií aj grafitové bipolárne platne a zberače prúdu. Tieto pevné grafitové dosky rozdeľujú tok elektrolytu, vedú prúd medzi článkami a poskytujú konštrukčnú podporu zostave zostavy. Mnohé z rovnakých technológií grafitových materiálov vyvinutých pre bipolárne platne s vodíkovými palivovými článkami sú priamo použiteľné pre systémy prietokových batérií, čím sa vytvárajú technologické synergie v oboch sektoroch čistej energie. Na použitie s prietokovými batériami sú uprednostňované grafitové dosky s vysokou{3}}hustotou, živicou{4}}impregnované{4}}, pretože kombinujú vynikajúcu elektrickú vodivosť s takmer -nulovou priepustnosťou elektrolytu, čím zabraňujú krížovej{6}}kontaminácii medzi okruhmi elektrolytu.
Továreň na brúsne a grafitové formy Huixian Jincheng, špecializovaný výrobca grafitu s viac ako 40-ročnými skúsenosťami v tomto odvetví so sídlom v meste Huixian, provincia Henan, vyrába vysokovýkonné -grafitové bipolárne platne a komponenty z vodivého grafitu, ktoré sú-vhodné pre aplikácie vanádiových prietokových batérií. Na základe svojich odborných znalostí vo výrobe grafitových komponentov pre palivové články spoločnosť rozšírila svoje produktové portfólio, aby slúžilo na rýchlo rastúci trh stacionárnych skladovaní energie.
Jincheng Graphite vyrába grafitové dosky prietokových batérií z lisovaných a izostatických grafitových materiálov s vysokou{0}}hustotou, pričom využíva viacero cyklov vákuovej impregnácie, aby sa dosiahla extrémne nízka priepustnosť a zabránilo sa presakovaniu elektrolytu. To je rozhodujúce pre spoľahlivosť prietokovej batérie, pretože akýkoľvek únik elektrolytu cez bipolárne platne by znížil výkon a vyžadoval by nákladnú údržbu. 50+ CNC obrábacie centrá spoločnosti umožňujú presnú výrobu kanálov prietokového poľa, otvorov rozdeľovača a tesniacich plôch s maximálnymi rozmermi do 1 000 mm, pričom sa prispôsobia malým modulárnym systémom prietokových batérií a väčším návrhom-zásobníkov.
Rovnaké presné techniky povrchovej úpravy používané pre bipolárne dosky palivových článkov sa aplikujú na komponenty prietokovej batérie, čím sa dosiahne drsnosť povrchu pod Ra 1 μm, aby sa zabezpečil dobrý elektrický kontakt a rovnomerné rozloženie prúdu po celej ploche elektródy. Jincheng Graphite tiež úzko spolupracuje s integrátormi systémov prietokových batérií na prispôsobení geometrie dosiek, kvality materiálu a návrhov prietokových kanálov tak, aby zodpovedali špecifickým požiadavkám na systém, čím sa optimalizuje výkon aj náklady. Vďaka svojmu vertikálne integrovanému výrobnému modelu od surového prášku až po hotový komponent môže spoločnosť poskytovať konzistentnú kvalitu za konkurencieschopné ceny pre rastúci trh skladovania energie.
Pri pohľade do budúcnosti bude trh s grafitovými elektródami s prietokovou batériou rásť v súlade s globálnym nasadením úložiska s dlhou{0}}dĺžkou. Vzhľadom na to, že veľkosť systému sa mení od kilowattových-komerčných inštalácií až po mnoho-sto{4}}megawattové energetické projekty, dopyt po veľkých-grafitových bipolárnych platniach a veľkoobjemových{6}}grafitových plstiach bude stúpať. Technologický pokrok vrátane pokročilých povrchových úprav, kompozitných grafitových elektród a nižších{8}}metód výroby bude naďalej zlepšovať výkon a zároveň znižovať náklady. Pre výrobcov grafitu, ako je Jincheng Graphite, ktorí už majú silné možnosti vo výrobe bipolárnych dosiek, predstavuje trh s prietokovými batériami prirodzené,{10}}rozšírenie ich existujúceho portfólia produktov čistej energie.
