Ей предстоит упростить и удешевить проведение лабораторных испытаний, чтобы в полной мере реализовать возможности новой технологии. Это позволит в дальнейшем начать производство более доступных проточных батарей. Разработка промышленного прототипа уже началась.
Мембранно-электродный блок (МЭБ) является ключевым компонентом проточных батареи. Он изготавливается из нескольких слоев различных материалов. Ключевым элементом МЭБ являются пластины проточных полей, обеспечивающие подачу электролита к электродам, где происходят процессы окисления и восстановления. Характеристики батареи, такие как мощность и эффективность, определяются качеством этих пластин. В настоящее время их делают из графита — это требует значительных временных затрат. Российские ученые разработали принципиально новый метод.
Его описание опубликовали исследователи из РХТУ им. Д. И. Менделеева, ИПХФ РАН, МФТИ и Института физической химии и электрохимии РАН в журнале ChemPlusChem. Проточные поля планируется формировать в нескольких тонких слоях углеродных материалов. В каждом слое вырезается заданный узор, после чего они объединяются для создания необходимого поля. Данная методика занимает всего несколько минут и позволяет использовать более доступные материалы. «Благодаря этому подходу исследователи получают больше возможностей для варьирования и оптимизации проточных полей», — отметил Роман Пичугов, первый автор работы и сотрудник РХТУ им. Д. И. Менделеева.
Ученые испытали новую конструкцию на ванадиевых электролитах (растворы солей ванадия). Они перебирали разные типы проточных полей и варьировали скорость подачи электролита, полученные данные оказались сопоставимы с результатами ведущих мировых исследований. Исследователи также подчеркнули, что показатели мощности протестированных металлокерамических электродов незначительно превышают аналогичные характеристики графитовых электродов.
По мнению экспертов, в дальнейшем данная технология найдет применение в создании накопителей энергии для распределенных электросетей. Сейчас ученые вместе с компанией InEnergy разрабатывают и испытывают ванадиевую проточную батарею из десяти ячеек, построенных по новому методу, а также проектируют другие типы проточных батарей на их основе.
Проточные редокс-батареи — накопители, обнаружены перспективные материалы, подходящие для долгосрочного хранения больших объемов энергии, запасаемой в виде химической энергии растворов-электролитов. Данные устройства состоят из двух емкостей, содержащих электролиты и мембранно-электрохимические батареи (МЭБ). Растворы подаются в эти емкости насосами, где происходят химические реакции, обеспечивающие заряд или разряд батареи. В отличие от многих других накопителей энергии, они позволяют независимо регулировать мощность и емкость. К тому же, они практически не теряют заряд в режиме ожидания, а их электролиты не подвергаются деградации даже после десятков тысяч циклов работы.
В лабораториях продолжается совершенствование батарей, которые уже применяются в энергосистемах отдельных государств — как правило, в солнечных или ветряных электростанциях. Например, в этом году в Китае планируют запустить самый большой комплекс аккумуляторных батарей в мире с емкостью 800 МВт-ч (примерно столько энергии за год потребляет дом на 200 квартир).