Ученые "подсластили" проточную батарею: ее мощность сразу повысилась на 60% (видео)

Исследовательская группа из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики усовершенствовали проточную батарею весьма необычным способом, сообщает TechExplore. Они использовали обычный растворенный сахар, называемый β-циклодекстрином, для увеличения срока службы и емкости батареи.

В чем суть эксперимента с подсластителем

В серии своих ученые оптимизировали соотношение химических веществ в аккумуляторе, пока он не достиг пиковой мощности на 60% больше от номинала. Затем исследователи включали батарею снова и снова в течение более года, остановив эксперимент только тогда, когда пластиковая трубка батареи вышла из строя.

За все это время проточная батарея почти не теряла активности для перезарядки. Это первый лабораторный эксперимент с проточными батареями, в котором сообщается о более чем годе непрерывного использования с минимальной потерей емкости.

В итоге выяснилось, что добавка β-циклодекстрина также первой ускоряет электрохимическую реакцию, которая накапливает, а затем высвобождает энергию проточного аккумулятора в процессе, называемом гомогенным катализом. Это означает, что сахар выполняет свою работу, будучи растворенным в растворе, а не в виде твердого вещества, нанесенного на поверхность.

"Это совершенно новый подход к разработке электролита для проточных аккумуляторов", — сказал Вей Ван, давний исследователь аккумуляторов PNNL и главный эксперт в этом эксперименте. "Мы доказали, что можно использовать совершенно другой тип катализатора, предназначенный для ускорения преобразования энергии".

Что такое проточная батарея

Как следует из названия, проточные батареи состоят из двух камер, каждая из которых заполнена разной жидкостью. Аккумуляторы заряжаются за счет электрохимической реакции и накапливают энергию в химических связях. При подключении к внешней цепи они выделяют ту энергию, которая может питать электрические устройства. Проточные батареи отличаются от твердотельных (например, литий-ионных) тем, что они имеют два внешних питающих резервуара с постоянно циркулирующей через них жидкостью для подачи электролита, который является своего рода "кровоснабжением" системы. Чем больше емкость для подачи электролита, тем больше энергии может хранить проточная батарея.

Если такой аккумулятор масштабировать до размеров футбольного поля и более, проточные батареи могут служить резервными генераторами для электрической сети. Такой тип энергохранилищ является одним из ключевых столпов стратегии декарбонизации для хранения энергии из возобновляемых источников энергии. Их преимущество в том, что они могут быть построены в любом масштабе, от размера с лабораторный стола, как в исследовании PNNL, до размера городского квартала.

Зачем нужны новые виды проточных батарей

Крупномасштабное хранение энергии обеспечивает своего рода страховку от сбоев в работе городской электросети. Когда суровые погодные условия или высокий спрос мешают поставлять электроэнергию в дома и на предприятия, энергия, хранящаяся в крупных проточных батареях, может помочь свести к минимуму сбои или восстановить энергоснабжение.

Ожидается, что потребность в этих проточных батареях будет только расти, так как производство электроэнергии все больше осуществляется за счет возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра, солнца и гидроэлектроэнергия.

Несмотря на то, что существует множество конструкций проточных батарей, существующие коммерческие объекты зависят от добытых полезных ископаемых, таких как ванадий, которые являются дорогостоящими и труднодоступными. Вот почему исследовательские группы ищут эффективные альтернативные технологии, в которых используются более распространенные материалы, которые легко синтезируются, стабильны и нетоксичны.

Работа над проточными батареями является частью большой программы PNNL по разработке и тестированию новых технологий для хранения энергии в масштабе сети, которая будет ускорена с открытием стартовой площадки PNNL Grid Storage Launchpad в 2024 году.

Ранее Фокус сообщал, что в США строят гигантскую батарею, работающую на ржавчине. Ученые обещают, что он может работать долгие годы.