Электрод, похожий на мороженое, может открыть доступ к дешевому хранилищу возобновляемой энергии

Устройства, известные как проточные батареи, привлекают большое внимание ученых, ищущих доступные решения для хранения энергии в масштабах сети, но достаточно ли они доступны?

Команда из Массачусетского технологического института считает, что в этом направлении есть возможности для улучшения, и разработала новый электродный материал, похожий на мягкое мороженое, который, по их мнению, может быть интегрирован в "полутвердую" батарею для дешевого хранения возобновляемой энергии.

Полутвердые проточные батареи

Проточные батареи являются особенно привлекательным предложением, когда речь идет о хранении возобновляемой энергии, поскольку они гибкие, масштабируемые и намного дешевле литий-ионных. Эти устройства хранят энергию в жидкости, находящейся в двух резервуарах, собирая или высвобождая ее по мере прохождения ионов жидкости через специальную мембрану, которая превращает химическую энергию в электричество.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Поскольку емкость системы может быть увеличена просто за счет увеличения размера резервуаров и, соответственно, количества жидкого электролита, который они могут вместить, проточные батареи могут предложить способ хранения огромного количества возобновляемой энергии при относительно низкой стоимости. Также в их пользу говорит то, что они могут хранить эту энергию в течение потенциально нескольких месяцев, заполняя неизбежные пробелы в прерывистом снабжении солнечной и ветровой энергией.

Исследователи Массачусетского технологического института поставили перед собой задачу разработать и создать более доступную форму проточной батареи, использующую более дешевые химические вещества, чем существующие варианты, такие как проточные окислительно-восстановительные батареи на основе ванадия. Команда провела обширные эксперименты в лаборатории в поисках более доступного проводника электричества, и в итоге остановилась на рецепте смеси, по консистенции напоминающей патоку, которая, похоже, обладает желаемыми свойствами.

Победившая формула, по текстуре напоминающая мягкое мороженое, состоит из густой черной смеси, содержащей дисперсные частицы диоксида марганца (MnO2) с электропроводящей добавкой в виде сажи. Когда смесь перекачивается из резервуаров к мембране, сажа вступает в реакцию с проводящим раствором цинка, эффективно преобразуя химическую энергию в электричество.

Полутвердая проточная батарея с такой смесью была испытана наряду с другими системами хранения энергии, и команда хотела выяснить, как они соотносятся по эксплуатационным расходам. Поскольку вместо водянистых растворов, используемых в обычных проточных батареях, используется смесь, похожая на суспензию, для ее перекачки из резервуара в мембрану требуется больше энергии. Но даже с учетом этого, по словам ученых, их новая полутвердая проточная батарея показала хорошие результаты.

Они подсчитали капитальные затраты на его эксплуатацию в течение восьми, 24 и 72 часов и обнаружили, что при хранении в течение более суток эта конструкция выигрывает у проточных ванадиево-окислительных батарей и литий-ионных батарей.

"Мы провели комплексный анализ снизу вверх, чтобы понять, как состав батареи влияет на производительность и стоимость, рассмотрели все возможные факторы", - говорит автор исследования Танир Малай Нараянан. "Мы показали, что наша система может быть дешевле, чем другие, и ее можно масштабировать".

Ученые отмечают, что для содействия массовому переходу на возобновляемые источники энергии потребуется целый ряд технологий хранения. Различные сценарии могут потребовать различных решений, при этом литий может быть хорошим резервным вариантом для хранения энергии в течение восьми часов или менее, но дорогостоящим для любого другого времени, а водород, хотя и является дорогим для краткосрочного хранения, может быть экономически эффективным для длительных периодов, по мнению команды. Команда планирует продолжить разработку новой аккумуляторной системы, чтобы увидеть, какое место она может занять в этом ряду.

"Переход к экологически чистой энергии требует систем хранения энергии различной продолжительности, когда солнце не светит и ветер не дует", - говорит Эмре Генчер, научный сотрудник Энергетической инициативы Массачусетского технологического института и член команды. "Наша работа демонстрирует, что полутвердая проточная батарея может стать спасительным и экономичным вариантом, когда эти источники ВИЭ не могут вырабатывать энергию в течение дня или дольше - например, в случае стихийных бедствий". опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet