"Совершенно безумная идея": аккумуляторам нашли необычную замену
Американские инженеры разработали топливный элемент, который почти втрое эффективнее, чем привычный литий-ионный аккумулятор. Благодаря тому, что элемент достаточно легкий, с его помощью в перспективе возможно перевести на электричество грузовики, корабли и даже самолеты.
Об этом сообщает sciencedaily.com.
За разработку взялись исследователи из Массачусетского технологического института. Они предлагают использовать топливный элемент, который похож на батарею, но может быстро заправляться, а не перезаряжаться. В этом случае топливом является жидкий недорогой и широкодоступный товар – металлический натрий. Другая составляющая элемента — это обычный воздух, который служит источником атомов кислорода. Между ними слой – твердого керамического материала, который служит электролитом, позволяя ионам натрия свободно проходить, а пористый электрод, обращенный к воздуху, помогает натрию химически реагировать с кислородом и вырабатывать электричество.
В серии экспериментов с прототипом устройства инженеры продемонстрировали, что эта ячейка может переносить в три раза больше энергии на единицу веса, чем литий-ионные батареи, используемые сегодня практически во всех электромобилях.
«Мы ожидаем, что люди подумают, что это совершенно безумная идея», — сказал профессор материаловедения и инженерии Йет-Мин Чан. И пошутил: «Если бы они так не думали, я бы был немного разочарован, потому что если люди сначала не считают что-то совершенно безумным, то, вероятно, это не будет таким уж революционным».
Что не так с литий-ионными батареями
Новую технологию хотят использовать, прежде всего, в авиации – для полетов на электрическом приводе. С современными литий-ионными батареями это вряд ли возможно: аккумуляторы электромобилей имеют максимальную емкость около 300 ватт-часов на килограмм, а этого совершенно недостаточно. Ученые называют минимальный показатель 1000 ватт-часов на килограмм, но и этого будет мало для трансконтинентальных или трансатлантических перелетов.
Однако достижение показателя в 1000 Вт на килограмм при помощи новой технологии может стать большим шагом вперед для региональной электрической авиации, на долю которой в Штатах приходится около 80% внутренних рейсов и 30% авиационных выбросов от авиации.
Новая технология может стать импульсом и для других секторов, включая морской и железнодорожный транспорт. Как поясняют ученые, все эти виды транспорта требуют очень высокой плотности энергии, и при этом все требуют низкой стоимости. И эти два фактора и стали теми, что привлекли исследователей в металлическом натрии.
Экологичный аккумулятор
Значение имеет и то, что новый топливный элемент изначально безопаснее многих других батарей, говорит он. Металлический натрий чрезвычайно реактивен и должен быть хорошо защищен. Как и в случае с литиевыми батареями, натрий может самопроизвольно воспламениться при воздействии влаги. Однако в этом топливном элементе, по словам ученых, нет двух концентрированных реагентов, расположенных рядом друг с другом.
Пока что устройство существует только как небольшой прототип с одной ячейкой. Но специалисты говорят, что его довольно легко можно вывести в нужные масштабы для использования в коммерческих проектах.
Ранее Фокус писал, что в Китае была запущена новая батарея, которая выдает мощность в 400 мВт*ч благодаря своей необычной конструкции. Первая гибридная литий-натриевая станция хранения энергии заработала в провинции Юньнань на юго-западе страны.
Еще китайские ученые создали портативную батарею на основе электроактивных микроорганизмов, которая показала возможность самозарядки до 10 циклов, и при этом для нее вообще не нужен дорогостоящий литий.