Технологія 137-річної давності може перевернути ринок батарей: як вона працює (відео)

Літій-іонні акумулятори вже багато років лідирують практично в усіх галузях, де потрібний запас енергії, пише Interestingengineering. Але їм на зміну, принаймні в сегменті промислових підприємств чи домоволодінь, може прийти стара технологія, про яку колись усі забули, але тепер вона отримала другий шанс.

Ідеться про цинк-бромні батареї, технологію яких запатентував у далекому 1885 якийсь житель Нью-Йорка К. С. Бредлі. Тоді електрифікація лише набирала обертів, і великі потужні акумулятори особливо нікого не цікавили. Ідея, як кажуть, "не злетіла".

А вона дуже гарна з урахуванням сучасних реалій. Адже недостатньо просто отримати енергію Сонця чи вітру, потрібно ще десь її зберігати на випадок, коли буде хмарно чи безвітряно. Для цього потрібні великі та потужні акумулятори, і на цю роль літій-іонні або будь-які інші батареї на основі літію підходять погано. Вони дорогі, вони вибухонебезпечні та не екологічні (при всьому акценті на "зелену енергетику" процес видобутку літію потребує витрати майже 2 тис. кубометрів води для виробництва метричної тонни).

Як працює цинк-бромна батарея

Австралійські компанії Gelion і Redflow представили свою цинк-бромну батарею Endure, яка стала удосконаленням їхньої моделі ZBM3.

Цинк-бромні батареї є різновидом проточних окислювально-відновних батарей або RFB. Як і будь-який акумулятор, ці батареї містять катод, анод і сепаратор. Головний нюанс — використання резервуарів, заповнених рідким електролітом із обох боків батареї: один для католіта й один для аноліта замість твердих компонентів, як у випадку з літій-іонними батареями. Кожна сторона містить хімічну речовину різного ступеня окислення.

Коли цинк-бромна батарея розряджається, то хімічна енергія перетворюється на електричну шляхом відновлення-окислення. У міру заряджання акумулятора цей процес відбувається у зворотному порядку. Через свою досить велику структуру такі батареї не підходять для дрібної техніки або навіть електромобілів. Але вони чудово послужать у будинку, офісі чи на підприємстві, адже блоки таких батареї дуже добре масштабуються за потреби, наче кубики.

Звичайно, розробники з Gelion і Redflow удосконалили базову ідею і оснастили свій акумулятор пластиною, позитивною стосовно до броміду й негативною стосовно до цинку, а також розмістили посередині шар гелю як електрод.

У чому переваги цинк-бромних батарей

По-перше, глибина розряду. На відміну від літій-іонних, їх можна постійно розряджати "в нуль", а ось літій-іонний не рекомендується розряджати менше 20% — акумулятор швидко почне деградувати.

По-друге, безпека. Цинк-бромні батареї стійкіші до високих температур і не вибухають. Розробники стверджують, що розігрівали батарею до температури 700°C, і вона не вибухнула.

По-третє, безпека для людини. Хоча бром, як і раніше, становить небезпеку для здоров'я людей у формі електроліту через свою канцерогенну природу, проте медики стверджують, що швидкість випаровування брому з пошкодженого акумулятора занадто повільна, а сам він має настільки неприємний запах, що витік брому можна швидко помітити. А ось інші типи батарей набагато токсичніші та небезпечніші для нашого здоров'я.

І, звичайно, варто відзначити вартість зберігання енергії в кВт-год. У промислових масштабах для літій-іонних або ванадієвих батарей вона становить від $46 до $52 за кВт-год. Цинк-бромні обійдуться щонайменше втричі дешевше. Експлуатація цих батарей так само не вдарить по корпоративному бюджету, адже їх обслуговування буде як мінімум на 25% дешевше за рахунок того, що, як стверджують у Gelion і Redflow, їм не потрібні системи кондиціювання та пожежогасіння.

Для випуску таких батарей не доведеться повністю переробляти виробничу лінію. Їх можна випускати на тих же потужностях, що й звичні літій-іонні акумулятори або будь-які інші, з невеликими коригуваннями.

Цикл заряду-розряду також б'є всіх конкурентів. Якщо для літієвих-батарей він становить у середньому 2500, то для цинк-бромних у 2 рази більше. Екологічність так само не порівняти з літій-іонними чи будь-якими іншими. Начинку цинк-бромних батарей можна легко утилізувати в нафтогазовій промисловості, а корпус батарейки можна порівняти за характеристиками зі свинцево-кислотними побратимами, і утилізується він схожим чином із приємним бонусом — у ньому немає сірчаної кислоти.

Недоліки цинк-бромних акумуляторів

Мінуси — це великий розмір і середня щільність, у чому вони значно поступаються літій-іонним аналогам. Але й призначені вони для використання в зовсім іншому сегменті.

Gelion і Redflow сподіваються, що оновлена та вдосконалена 137-річна технологія, в яку вони знову вдихнули життя, буде дуже актуальною для Австралії та всього світу. Звичайно, під рукою завжди є літій-іонні батареї. Але чому б не згадати старий рецепт? Тим більше, що він безпечніший і вигідніший.

Раніше Фокус писав, за рахунок чого Австралія збирається знищити монополію Китаю та Росії на елементи батарей.