Тъй като мрежите в световен мащаб интегрират по-големи дялове на непостоянна слънчева и вятърна енергия, дълго{0}}съхранение на енергия се очертава като критично липсващата част от пъзела за чиста енергия. Сред най-обещаващите дълготрайни технологии са батериите с редокс-поток и по-специално ванадиевите батерии (VFB) са достигнали комерсиална зрялост за приложения в-комунален мащаб и промишлено съхранение. В основата на всяка поточна акумулаторна система са базирани на графит-електродни материали, които позволяват електрохимичните реакции, които съхраняват и освобождават енергия, което прави графита невъзпят, но основен фактор за революцията в-дълготрайното съхранение.
Предвижда се глобалният пазар на ванадиеви батерии да нарасне от приблизително 620 милиона щатски долара през 2025 г. до над 3,1 милиарда щатски долара до 2033 г., което представлява стабилен общ годишен темп на растеж от 22,3% според прогнозите на индустрията. Този експлозивен растеж се движи от падащите системни разходи, подобряването на издръжливостта и силната подкрепа на политиката за дълго-продължително съхранение в Китай, Европейския съюз и Съединените щати. Понастоящем Китай доминира глобалното внедряване на VFB, като представлява приблизително 70% от инсталирания капацитет, със стотици проекти с мегават-мащаб в експлоатация и мулти{10}}гигаватови тръбопроводи в процес на разработка.
Електродите от графитен филц и графитна хартия служат като реакционни места, където ванадиевият електролит претърпява окисление и редукция по време на циклите на зареждане и разреждане. За разлика от твърдите електроди, използвани в литиево-йонните батерии, електродите на поточните батерии са порести, проводими структури, които позволяват на електролита да протича, като същевременно осигуряват огромна повърхност за електрохимични реакции. Графитният филц на базата на полиакрилонитрил (PAN)- е доминиращият електроден материал, ценен заради високата си електрическа проводимост, отлична устойчивост на корозия в киселинни електролити, контролируема порьозност и относително ниска цена.
Производителността на графитните електроди директно определя плътността на мощността, ефективността и експлоатационния живот на поточните батерийни системи. Графитен филц с висока-чистост с оптимизирана структура на влакната осигурява по-ниско електрическо съпротивление, което позволява по-високи плътности на тока и по-компактни конструкции на системата. Обработките за модифициране на повърхността могат допълнително да подобрят електрохимичната активност, намалявайки свръхпотенциалните загуби и повишавайки-ефективността на двупосочното пътуване. Критично е, че графитните електроди показват изключителна издръжливост в силно киселинната среда на ванадиев електролит, с експлоатационен живот над 15 000–20 000 цикъла-далеч над това, което повечето литиево-химични съединения могат да постигнат. Този дълъг живот на цикъла е ключова причина, поради която проточните батерии са толкова-подходящи за стационарни дълготрайни-приложения за съхранение, които трябва да работят надеждно 20+ години.
Освен графитните филцови електроди, графитните биполярни плочи и токоприемниците също са критични компоненти в купчините батерии с поток. Тези твърди графитни плочи разпределят потока на електролита, провеждат ток между клетките и осигуряват структурна опора за модула на стека. Много от същите технологии за графитни материали, разработени за биполярни плочи с водородни горивни клетки, са пряко приложими към поточни батерийни системи, създавайки технологични синергии в двата сектора на чистата енергия. Графитни плочи, импрегнирани със смола с висока-плотност,-се предпочитат за използване на проточна батерия, тъй като съчетават отлична електрическа проводимост с почти-нулева електролитна пропускливост, предотвратявайки кръстосано-замърсяване между електролитните вериги.
Фабрика за абразивни и графитни форми Huixian Jincheng, специализиран производител на графит с над 40 години опит в индустрията, базиран в град Huixian, провинция Хенан, произвежда високо-производителни графитни биполярни плочи и проводящи графитни компоненти, които са много-подходящи за приложения на ванадиеви батерии. Надграждайки своя опит в производството на графитни компоненти за горивни клетки, компанията разшири продуктовото си портфолио, за да обслужва бързо разрастващия се пазар за стационарни енергийни съхранение.
Jincheng Graphite произвежда графитни плочи за проточни батерии от формовани и изостатични графитни материали с висока -плътност, като използва множество цикли на вакуумно импрегниране за постигане на изключително ниска пропускливост и предотвратяване на просмукване на електролит. Това е критично за надеждността на поточната батерия, тъй като всяко изтичане на електролит през биполярни плочи би влошило производителността и би изисквало скъпа поддръжка. Обработващите центрове с ЦПУ 50+ на компанията позволяват прецизно производство на канали за полета на потока, отвори на колектори и уплътняващи повърхности с максимални размери до 1000 mm, приспособявайки както малки модулни батерийни системи с поток, така и по-големи-компактни дизайни на стекове.
Същите техники за прецизно довършване на повърхността, използвани за биполярни пластини на горивни клетки, се прилагат към компонентите на поточната батерия, като се постига грапавост на повърхността под Ra 1μm, за да се осигури добър електрически контакт и равномерно разпределение на тока в областта на електрода. Jincheng Graphite също така работи в тясно сътрудничество със системни интегратори на поточни батерии, за да персонализира геометрията на плочата, степента на материала и дизайна на канала за потока, за да отговарят на специфичните изисквания на системата, оптимизирайки както производителността, така и разходите. Със своя вертикално интегриран производствен модел от суров прах до завършен компонент, компанията може да осигури постоянно качество на конкурентни цени за растящия пазар за съхранение на енергия.
В бъдеще пазарът на проточни батерии с графитни електроди ще расте в крачка с внедряването на глобално-продължително съхранение. Тъй като размерите на системите варират от киловатови-мащабни търговски инсталации до няколко-стотин-мегаватови комунални проекти, търсенето на широко-форматни графитни биполярни плочи и голям-обемен графитен филц ще нарасне. Технологичният напредък, включително усъвършенствани повърхностни обработки, композитни графитни електроди и по-ниски-разходни производствени методи ще продължат да подобряват производителността, като същевременно намаляват разходите. За производителите на графит като Jincheng Graphite, които вече имат силни възможности в производството на биполярни плочи, пазарът на поточни батерии представлява естествено разширяване на -разрастването на тяхното съществуващо портфолио от продукти за чиста енергия.
