Un gruppo di scienziati dello Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech), Lomonosov Moscow State University (MSU) e l'Istituto di Fisica e Tecnologia di Mosca (MIPT), guidato dal Professore Skoltech Aldo Bischi, ha sviluppato un modello matematico della cella elettrochimica della batteria a flusso di vanadio. Il modello descrive il comportamento dinamico della batteria, compreso il flusso di ioni vanadio attraverso la membrana cellulare. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Energia applicata .

La batteria a flusso di vanadio è vista come uno dei dispositivi di accumulo di energia più avanzati dal punto di vista della sua integrazione con le fonti di energia rinnovabile. Il principio di funzionamento della batteria consiste nel convertire l'energia elettrica nell'energia delle reazioni chimiche tra i sali di vanadio. La batteria a flusso differisce dalle batterie classiche in quanto utilizza sia la cella elettrochimica che l'elettrolita liquido immagazzinato in serbatoi separati e che scorre attraverso la cella quando la batteria è in funzione. Così, la capacità e la potenza della batteria possono essere scalate indipendentemente, che offre ai progettisti una maggiore flessibilità nella creazione di installazioni di alimentazione reali e consente loro di progettare nuovi dispositivi di archiviazione ad alta potenza e capacità. Un altro vantaggio delle batterie a flusso di vanadio è che hanno una durata molto più lunga rispetto alle loro controparti convenzionali. Attualmente, Le batterie a flusso di vanadio vengono utilizzate in combinazione con pannelli solari e generatori eolici. Il nuovo modello aiuterà a rilevare e monitorare i guasti e ad ampliare l'ambito di applicazione della batteria.

Il nuovo modello matematico descrive efficacemente il cross-over ‒ un problema importante nel funzionamento della batteria a flusso di vanadio, portando a una riduzione della capacità.

L'approccio proposto dal professor Aldo Bischi e dal suo team consente di ottenere un'elevata precisione nella modellazione delle caratteristiche di carica e scarica della batteria (tensione, capacità, e livello di carica) e la riduzione di capacità dovuta al cross-over utilizzando uno sforzo computazionale ragionevole.

"Il nostro modello può essere utilizzato per sviluppare tecniche di monitoraggio delle condizioni per le batterie a flusso di vanadio come un modo per prevenire il degrado delle loro prestazioni a causa del lungo funzionamento, " spiega il primo autore dello studio e studente di Ph.D. Skoltech Mikhail Pugach.