Vanadium ist ein klassisches Industrie-Vitamin; es wird kaum für sich allein verwendet und fast vollständig als Legierungszusatz in Stahl eingebracht, doch übt es einen überproportionalen Einfluss auf die Staaleigenschaften aus. Stahl ist sein größter Abnehmer: der Zusatz weniger Tausendstel Vanadium zu Stahl bildet feine Vanadiumcarbonitrid-Teilchen, die Körner verfeinern und ausscheidungshärtend wirken, und erhöht Festigkeit und Zähigkeit erheblich; hochfester Bewehrungsstahl, Leitungsrohrstahl, Schienenstahl, Automobilzahnradstahl und Werkzeugstahl hängen alle von Vanadium ab, und ein großer Teil des weltweiten Vanadiumverbrauchs fließt in Bewehrungs- und Baustahl. In der Energiespeicherung sind Vanadium-Redox-Flow-Batterien in letzter Zeit ein Star: Vanadiumionen werden in zwei riesigen Elektrolytbehältern gespeichert, und Laden und Entladen beruhen auf der Änderung der Vanadiumwertigkeit, was Sicherheit, lange Lebensdauer und linear skalierbare Kapazität bietet; sie werden vielfach in der großskaligen Langzeitenergiespeicherung und in der Spitzenlastunterstützung von Wind- und Solarkraftwerken eingesetzt. In Chemie und Umweltschutz ist Vanadium der Schlüsselkatalysator bei der Kontaktverfahren-Oxidation von Schwefeldioxid zu Schwefelsäure und wird auch in bestimmten organischen Synthesen verwendet. Vanadium ist in zwei scheinbar unverbundenen Bereichen – Stahl und Batterien – unersetzlich, weil seine variablen Wertigkeiten sowohl mikroskopische Ausscheidungshärtung erzeugen als auch reversible elektrochemische Speicherung ermöglichen.
Vanadiumpentoxid (V2O5) ist die wichtigste Vanadiumverbindung, ein orange-gelber Kristall, der sowohl das Hauptrohmaterial zur Gewinnung von Vanadiummetall und Ferrovanadium als auch der Katalysator für die SO2-Oxidation im Kontaktverfahren-Schwefelsäure- und der Erdölentschwefelung sowie ein Farbmittel für Keramik und Glas ist. Vanadiumdioxid (VO2) hat ein einzigartiges abruptes Phasenübergangsverhalten: bei Erwärmung wechselt es plötzlich vom isolierenden in den metallischen Zustand, begleitet von einem abrupter Wechsel der infraroten Transmission; es wird in intelligenten energiesparenden Fenstern, temperaturgesteuerten infrarotregulierenden Materialien und Thermoschaltern verwendet. Ammoniummetavanadat (NH4VO3) ist ein Zwischenprodukt bei der hydrometallurgischen Vanadiumgewinnung; nach der Fällung aus Lösung zersetzt es sich thermisch zu Vanadiumpentoxid und wird auch als Katalysator, Beizmittel und keramisches Farbmittel verwendet. Ferrovanadium (FeV) ist eine Legierung aus Vanadium und Eisen, die beim Stahlschmelzen direkt in Öfen zur Legierungszumessung chargiert wird; es ist die Hauptform, in der Vanadium in die Stahlindustrie gelangt und wird nach Vanadiumgehalt eingestuft, und ist weit verbreitet in Baustahl, Werkzeugstahl und Schienenstahl. Neben den Vanadium-Redox-Flow-Batterien wird Vanadium auch Vanadium-Aluminium-Vorlegierungen und bestimmten Titanlegierungen zugesetzt, doch macht seine kombinierte Verwendung in Stahl und Energiespeicherung die überwältigende Mehrheit seines Gesamtverbrauchs aus.
