レドックス・フロー電池(レドックス・フローでんち、英:redox flow cell,redox flow battery)は二次電池の一種で、イオンの酸化還元反応を溶液のポンプ循環によって進行させて、充電と放電を行う流動電池。redoxはreduction-oxidation reaction の短縮表現。「フロー」を略してレドックス電池と呼ぶこともあるが、分類としては流動電池(フロー電池)が上位にあたる。1974年、NASAが基本原理を発表し、1980年代に研究が進み特許出願が進んだ。現在実用化されているのはバナジウム電池であり、主にこれについて記述する。

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  • レドックス・フロー電池(レドックス・フローでんち、英:redox flow cell,redox flow battery)は二次電池の一種で、イオンの酸化還元反応を溶液のポンプ循環によって進行させて、充電と放電を行う流動電池。redoxはreduction-oxidation reaction の短縮表現。「フロー」を略してレドックス電池と呼ぶこともあるが、分類としては流動電池(フロー電池)が上位にあたる。1974年、NASAが基本原理を発表し、1980年代に研究が進み特許出願が進んだ。現在実用化されているのはバナジウム電池であり、主にこれについて記述する。
  • De Vanadium-Redox-accumulator is een oplaadbare uitvoering van een vloeistofaccumulator. Omdat hij met één vanadium-redox- paar per halve cel werkt, wordt het probleem van verontreiniging over en weer t.g.v. diffusie-effecten door het membraan verhinderd. Ofschoon de toepassing van vanadium-redox-paren in vloeistofaccumulatoren eerder reeds door Pissoort in 1933, door NASA-medewerkers en Pellegri en Spaziante in 1978 voorgesteld werd, vond een succesvolle demonstratie en commerciële ontwikkeling eerst in de jaren 80 van de 20e eeuw aan de Universiteit van New South Wales door Maria Skyllas-Kazacos en haar medewerkers plaats. De vanadium-redox-accumulator in zijn huidige vorm (met zwavelzuur- elektrolyten) werd in 1986 door de University of New South Wales in Australië gepatenteerd.De vanadium- redox-accumulator benut de speciale eigenschap van vanadium, in oplossing vier verschillende oxidatietoestanden te kunnen aannemen, zodat in plaats van twee slechts één elektro-actief element voor de accumulator nodig is.Het belangrijkste voordeel van de vanadium-redox-accumulator is, dat hij een bijna onbegrensde capaciteit kan leveren, want hij kan eenvoudig door het toepassen van grotere opslagtanks vergroot worden. De accumulator kan lange tijd compleet ontladen zijn, zonder dat daarbij geheugeneffecten optreden. Hij kan door uitwisseling van het elektrolyt snel weer geladen worden, als geen stroombron voorhanden is, om hem op te laden. Zelfs in het geval van een abusievelijk vermengen van het elektrolyt met de andere halve cel ontstaat geen permanente schade.De belangrijkste nadelen van de vanadium-redox-accumulatortechnologie zijn de nog slechte energie-volumeverhouding en het, in vergelijking met standaard accumulatoren, complexe systeem.
  • La batteria redox al vanadio nella forma attuale (con elettroliti ad acido solforico) fu brevettata dall'Università del Nuovo Galles del Sud (Australia) nel 1986. Si tratta di un tipo di batteria di flusso ricaricabile che utilizza coppie redox di vanadio in entrambe le semicelle, in modo da eliminare problemi di contaminazione dovuti alla diffusione di ioni attraverso la membrana. L'uso di coppie redox di vanadio in batterie a flusso era già stato suggerito in precedenza da Pissoort, da ricercatori della NASA e da Pelligri e Spaziante nel 1978,, ma la prima dimostrazione riuscita e il primo sviluppo commerciale si devono a Maria Skyllas-Kazacos e collaboratori all'Università del Nuovo Galles del Sud nel 1980.La batteria redox al vanadio sfrutta la capacità del vanadio di esistere in soluzione in quattro diversi stati di ossidazione; in questo modo si può fare una batteria con un solo elemento elettroattivo anziché due. I vantaggi principali della batteria redox al vanadio sono che si può ottenere una capacità pressoché illimitata semplicemente usando serbatoi grandi a piacere, la si può lasciare completamente scarica per lunghi periodi senza effetti avversi, la si può ricaricare semplicemente sostituendo l'elettrolita se non è disponibile altra fonte di energia per ricaricarla, e non c'è nessun danno permanente se i due elettroliti sono accidentalmente mescolati. Gli svantaggi principali di questa tecnologia sono un rapporto energia/volume relativamente basso, e un sistema di complessità maggiore dei classici accumulatori.
  • Der Vanadium-Redox-Akkumulator (Vanadium-Redox-Flussbatterie, VRFB) ist ein wiederaufladbarer Typ eines Flussakkumulators. Da er mit je einem Vanadium-Redoxpaar pro Halbzelle arbeitet, wird das Problem einer gegenseitigen Verunreinigung infolge von Diffusionseffekten durch die Membran verhindert. Obwohl die Verwendung von Vanadiumredoxpaaren in Flussakkumulatoren bereits 1978 von Pissoort, NASA-Mitarbeitern, Pellegri und Spaziante vorgeschlagen wurde, fand eine erfolgreiche Demonstration und kommerzielle Entwicklung erst in den 1980ern an der University of New South Wales durch Maria Skyllas-Kazacos und ihren Mitarbeiter statt. Der Vanadium-Redox-Akkumulator in seiner gegenwärtigen Form (mit Schwefelsäure-Elektrolyten) wurde 1986 von der University of New South Wales in Australien patentiert. Die ursprünglichen Patente liefen 2006 aus, was einen freien Markt ermöglichte und zu kommerziellen Entwicklungen führte. Der Vanadium-Redox-Akkumulator nutzt die Fähigkeit von Vanadium aus, in Lösung vier verschiedene Oxidationsstufen annehmen zu können, so dass statt zweien nur ein elektroaktives Element für den Akkumulator benötigt wird. Die Nennspannung pro Zelle liegt ohne Belastung im Bereich von 1,15 V bis 1,55 V. Bei 25 °C beträgt sie 1,41 V.Der Hauptvorteil des Vanadium-Redox-Akkumulators ist, dass Leistung und Energie im Gegensatz zu gewöhnlichen Sekundärzellen voneinander unabhängig sind. Dies ermöglicht einer Batterie durch modularen Aufbau beliebig hohe Leistung und Kapazität. Die Leistung ist v.a. durch die Elektrodenfläche, die Speicherkapazität durch die Vanadiummenge im Elektrolyten regulierbar. Der Akkumulator kann lange Zeit komplett entladen sein, ohne dass es dabei zu nennenswerten Alterungseffekten kommt. Auch ist eine Tiefentladung problemlos. Er kann bei Bedarf durch Austausch der Elektrolyte schnell wiedergeladen werden (nachtanken), was ihn auch zur Option für mobile Anwendungen macht. Im Falle eines versehentlichen Mischens der Elektrolyte mit der anderen Halbzelle oder bei Vanadium-Diffusion durch die Trennmembran (Selbstentladung) entsteht kein permanenter Schaden, da die unterschiedlichen Oxidationsstufen wiederhergestellt werden können.Der Hauptnachteil der Vanadium-Redox-Akkumulator-Technologie sind das noch schlechte Volumen-Energie-Speicherverhältnis und das im Vergleich zu Standard-Akkumulatoren komplexe Gesamtsystem bestehend aus Pumpen und Vorrattanks.Die wenigen momentan erhältlichen kommerziellen Batterien werden v.a. im stationären Bereich bei regenerativen Energiequellen für die Abdeckung von Spitzenlast, Lastausgleich und im Bereich unterbrechungsfreie Stromversorgungen verwendet. Weiter erforscht werden momentan kostengünstige Membranen als Alternative zu Nafion und hochkonzentrierte über weite Temperaturbereiche stabile Elektrolyte. Auch werden Katalysatoren zur Erhöhung der Austauschstromdichte und damit zur Effizienzsteigerung entwickelt.
  • La batería redox de vanadio (y redox de flujo) es un tipo de batería recargable de flujo que emplea iones de vanadio en diferentes estados de oxidación, para almacenar energía potencial química. La forma atual (con electrolitos de ácido sulfúrico) fue patentada por la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia en 1986. Una patente alemana anterior sobre una batería de flujo de cloruro de titanio fue registrada y concedida en julio de 1954 al Dr. Walter Kangro, pero la mayor parte del desarrollo de las baterías de flujo se llevó a cabo por investigadores de la NASA en la década de 1970. Aunque el uso de vanadio en baterías había sido sugerido anteriormente por Pissoort, por investigadores de la NASA y por Pellegri y Spaziante en 1978, la primera demostración con éxito conocido y el desarrollo comercial de la batería de flujo redox entera de vanadio, que empleaba vanadio en una solución de ácido sulfúrico en cada mitad, fue la de Maria Skyllas-Kazacos y compañeros de trabajo en la Universidad de Nueva Gales del Sur, en la década de 1980.En este momento hay una serie de proveedores y desarrolladores de estos sistemas de baterías, incluyendo las tecnologías UniEnergy y Ashlawn Energía de los Estados Unidos, Renovable Energy Dynamics (RED-T) en Irlanda, Gildemeister AG (anteriormente Cellstrom GmbH en Austria) en Alemania, Cellennium en Tailandia, Prudent Energy en China, Sumitomo en Japón y H2, Inc. en Corea del Sur. La batería redox de vanadio (VRB) es el resultado de 25 años de investigación, desarrollo, pruebas y evaluación en Australia, Europa, América del Norte y en otros lugares. La batería redox de vanadio explota la capacidad del vanadio de existir en solución en cuatro diferentes estados de oxidación y utiliza esta propiedad para hacer una batería que tiene sólo un elemento electroactivo en lugar de dos. Las principales ventajas de la batería redox de vanadio son que puede ofrecer capacidad casi ilimitada simplemente mediante el uso de tanques de almacenamiento más y más grandes, que se puede dejar completamente descargada durante largos períodos sin efectos nocivos, quense puede recargar simplemente sustituyendo el electrolito si no hay fuente de alimentación disponible para cargarla y que si los electrolitos se mezclan accidentalmente, la batería no sufre ningún daño permanente. Las principales desventajas de la tecnología redox de vanadio son una proporción relativamente pobre de energía-a volumen y la complejidad del sistema en comparación con las baterías de almacenamiento estándares.
  • The vanadium redox (and redox flow) battery is a type of rechargeable flow battery that employs vanadium ions in different oxidation states to store chemical potential energy. The present form (with sulfuric acid electrolytes) was patented by the University of New South Wales in Australia in 1986. An earlier German Patent on a titanium chloride flow battery was registered and granted in July 1954 to Dr. Walter Kangro, but most of the development of flow batteries was carried out by NASA researchers in the 1970s. Although the use of vanadium in batteries had been suggested earlier by Pissoort, by NASA researchers and by Pellegri and Spaziante in 1978, the first known successful demonstration and commercial development of the all-vanadium redox flow battery employing vanadium in a solution of sulfuric acid in each half was by Maria Skyllas-Kazacos and co-workers at the University of New South Wales in the 1980s.There are currently a number of suppliers and developers of these battery systems including UniEnergy Technologies and Ashlawn Energy in the United States, Renewable Energy Dynamics (RED-T) in Ireland, Gildemeister AG (formerly Cellstrom GmbH in Austria) in Germany, Cellennium in Thailand, Prudent Energy in China, Sumitomo in Japan and H2, Inc. in South Korea. The vanadium redox battery (VRB) is the product of over 25 years of research, development, testing and evaluation in Australia, Europe, North America and elsewhere.The vanadium redox battery exploits the ability of vanadium to exist in solution in four different oxidation states, and uses this property to make a battery that has just one electroactive element instead of two.The main advantages of the vanadium redox battery are that it can offer almost unlimited capacity simply by using larger and larger storage tanks, it can be left completely discharged for long periods with no ill effects, it can be recharged simply by replacing the electrolyte if no power source is available to charge it, and if the electrolytes are accidentally mixed the battery suffers no permanent damage.The main disadvantages with vanadium redox technology are a relatively poor energy-to-volume ratio, and the system complexity in comparison with standard storage batteries.
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  • De Vanadium-Redox-accumulator is een oplaadbare uitvoering van een vloeistofaccumulator. Omdat hij met één vanadium-redox- paar per halve cel werkt, wordt het probleem van verontreiniging over en weer t.g.v. diffusie-effecten door het membraan verhinderd.
  • The vanadium redox (and redox flow) battery is a type of rechargeable flow battery that employs vanadium ions in different oxidation states to store chemical potential energy. The present form (with sulfuric acid electrolytes) was patented by the University of New South Wales in Australia in 1986. An earlier German Patent on a titanium chloride flow battery was registered and granted in July 1954 to Dr.
  • Der Vanadium-Redox-Akkumulator (Vanadium-Redox-Flussbatterie, VRFB) ist ein wiederaufladbarer Typ eines Flussakkumulators. Da er mit je einem Vanadium-Redoxpaar pro Halbzelle arbeitet, wird das Problem einer gegenseitigen Verunreinigung infolge von Diffusionseffekten durch die Membran verhindert.
  • La batería redox de vanadio (y redox de flujo) es un tipo de batería recargable de flujo que emplea iones de vanadio en diferentes estados de oxidación, para almacenar energía potencial química. La forma atual (con electrolitos de ácido sulfúrico) fue patentada por la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia en 1986. Una patente alemana anterior sobre una batería de flujo de cloruro de titanio fue registrada y concedida en julio de 1954 al Dr.
  • La batteria redox al vanadio nella forma attuale (con elettroliti ad acido solforico) fu brevettata dall'Università del Nuovo Galles del Sud (Australia) nel 1986. Si tratta di un tipo di batteria di flusso ricaricabile che utilizza coppie redox di vanadio in entrambe le semicelle, in modo da eliminare problemi di contaminazione dovuti alla diffusione di ioni attraverso la membrana.
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  • Batterie redox vanadium
  • Batería redox de vanadio
  • Batterie redox al vanadio
  • Vanadium redox battery
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