No-mix vanadium redoks flytbatteri

Abstract

Hensikten med denne oppgaven er å eksperimentelt verifisere litteraturen som peker på at no-mix vanadium redoks flytbatterier (VRFB), utnytter elektrolytten bedre enn, og har høyere virkningsgrad enn, mer konvensjonelle totanksdesign. Selskapet som har bidratt med oppgaven og veiledning, Bryte AS, er et norsk oppstartselskap som utvikler VRFB og jobber med å kommersialisere denne typen batterier i det norske markedet.

Eksperimentene har vært utført ved NTNUs fornybarlaboratorie, med utstyr fra NTNU og Bryte AS. For å danne et bilde av karakteristikkene til de to designtypene ble forsøkene utført over flere flythastigheter og strømtettheter på en enkeltcelle, i motsetning til en cellestack som benyttes av et batteri i kommersiell drift. Eksperimentene har vært gjort så enkle som mulig for å gi tilstrekkelig med tid til forsøk, feilsøking og identifisering av potensielle feilkilder.

Fra forsøkene ble det hentet ut data som på bakgrunn av potensielle svakheter ved testmetode ikke nødvendigvis er konklusiv, men viser trender mot at totanksdesign utnytter elektrolytt bedre enn no-mix, samtidig viser de at no-mix-designet er mer energieffektivt enn totank. På tross av disse resultatene har gruppen fortsatt tro på et no-mix design og at underliggende teori er solid, og at bedre kontrollerte forsøk med større tilgjengelig tidsramme vil gi et helt annet bilde.

The purpose of this thesis is to experimentally verify the literature which indicates that no-mix VRFB utilize the electrolyte better than, and have a higher efficiency than, more conventional two-tank designs. The company that has contributed with the task and guidance, Bryte AS, is a Norwegian start-up company that develops VRFB and works to commercialize this type of batteries in the Norwegian market.

The experiments have been performed at NTNU's renewable laboratory, with equipment from NTNU and Bryte AS. To form a picture of the characteristics of the two design types, the experiments were performed over several flow rates and current densities on a single cell, as opposed to a cell stack used by a battery in commercial operation. The experiments have been made as simple as possible to provide sufficient time for experimentation, troubleshooting and identification of potential sources of error.

From the experiments, data were extracted which, based on potential weaknesses in the test method, are not necessarily conclusive, but show trends towards two-tank design utilizing electrolyte better than no-mix, but they also show that no-mix is more energy efficient than two-tank. Despite these results, the group still believes in a no-mix design and that the underlying theory is solid, and that better controlled experiments with a larger available time frame will give a completely different picture.