Проточные аккумуляторы совершат прорыв в возобновляемой энергетике

Для успешного перехода на ВИЭ требуется обустройство систем хранения энергии. Лучшим решением, на сегодняшний день, являются проточные батареи.

Системы хранения энергии будут играть ключевую роль при переходе на возобновляемые источники. Идеальным решением обещают стать проточные батареи — гигантские сооружения, которые используют емкости с жидким электролитом для хранения электроэнергии и способные обеспечить электричеством тысячи домов.

Прорыв в возобновляемой энергетике

Такие аккумуляторы приводятся в действие мощными насосами. Жидкий электролит пропускают через ядро, состоящее из положительного и отрицательного электродов, разделенных мембраной. Когда солнечные панели или ветрогенераторы вырабатывают электричество, насосы прокачивают отработанный электролит через электроды, из-за чего он заряжается и возвращается обратно в емкость, в которой хранится.

Чтобы увеличить энергоемкость батареи, нужно просто поставить резервуары для электролита большего размера или добавить несколько новых. Чаще всего в качестве электролита используют раствор серной кислоты и ванадиевой соли, поскольку с ее помощью можно держать под контролем процесс эрозии.

В Китае сейчас строят крупнейшую в мире ванадиевую проточную батарею емкостью 800 МВт*ч, которая приступит к работе в 2020 году. Рынок таких аккумуляторов в ближайшие пять лет вырастет до $5 млрд, согласно исследованиям MarketsandMarkets.

Проблема в том, что за последние несколько лет цены на ванадий существенно выросли, а с развитием индустрии могут и вовсе взлететь. Поэтому ученые ищут способ заменить ванадий на органические соединения, которые также могут захватывать и высвобождать электроны.

Группе исследователей из Гарвардского университета удалось создать стойкую органическую молекулу, которая теряет только 3% от своей пропускной способности в год. Она пока нестабильна, но по сравнению с предыдущими попытками считается настоящим прорывом.

Железо — еще одна многообещающая альтернатива ванадию. Компания EES из Портленда даже создала прототип такой батареи.

Правда, она требует, чтобы электролиты работали при уровне рН от одного до четырех и в кислотной среде, похожей на уксус.

Ученые из Университета штата Юта нашли способ, при котором проточные аккумуляторы могут работать с нейтральным рН. Они взяли железосодержащий электролит — ферроцианид — который раньше уже пытались применять в таких целях. Но он плохо растворялся в солевых растворах, ограничивая энергоемкость аккумулятора.

Поэтому ведущий автор исследования Лю Тяньбао со своими коллегами решили заменить соли на аммоний — соединение на основе азота, которое позволяет растворить, по меньшей мере, в два раза больше ферроцианида. Емкость батареи, соответственно, удваивается.

Она на протяжении 1000 циклов заряда/разряда (это сравнимо с тремя годами службы) не показывает ни малейших признаков деградации.

Еще один вариант — использовать электролиты, изготовленные из металлосодержащих органических соединений — полиоксометаллатов. Они могут хранить гораздо больше энергии при том же объеме занимаемых емкостей. Ученые из Университета Глазго опубликовали результаты своей работы в журнале Nature Chemistry, отчитавшись о том, что их проточные батареи на основе полиоксометаллатов хранят в 40 раз больше энергии, чем ванадиевые того же размера.

Другой эффективной системой хранения для энергосетей, работающих на возобновляемых источниках, могут стать никель-водородные аккумуляторы. Их можно перезаряжать 20-30 тысяч раз без серьезной деградации. опубликовано econet.ru  

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

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