В Российской Федерации представили инновационную модель проточных батарей

Новости МирТесен

Ей предстоит упростить проведение лабораторных исследований, снизить их стоимость и «в полной мере реализовать возможности новой технологии». Это позволит в перспективе организовать выпуск более доступных по цене проточных батарей. Специалисты уже приступили к созданию промышленного образца.

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 — требует значительных затрат времени. Российские исследователи предложили альтернативный метод.

Его описание опубликовали исследователи из РХТУ им. Д. И. Менделеева, ИПХФ РАН, МФТИ и Института физической химии и электрохимии РАН в журнале ChemPlusChem. Согласно концепции, проточные поля будут формироваться в нескольких тонких слоях из углеродных материалов. В каждом слое создается необходимый узор, после чего они располагаются друг над другом для получения требуемого поля. Этот процесс занимает всего несколько минут и предполагает применение более экономичных материалов. «Кроме того, это открывает больше возможностей для экспериментов и подбора проточных полей», — отметил Роман Пичугов, первый автор публикации 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, и получили результаты, сопоставимые с передовыми международными исследованиями. В сообщении авторов подчеркивается, что характеристики протестированных металлорганических электродов превзошли показатели аналогов на основе графита.

Эксперты полагают, что данная разработка может найти применение при создании накопителей энергии предназначены для применения в распределенных электрических сетях. На данный момент специалисты совместно с компанией InEnergy ведут разработку и испытания ванадиевой проточной батареи, состоящей из десяти ячеек, собранных по инновационной технологии, а также проектируют другие типы подобных накопителей энергии.

Проточные редокс-батареи — накопители, которые подходят для длительного хранения значительных объемов энергии, аккумулируемой в виде химической энергии растворов-электролитов. Конструкция таких батарей включает две емкости, содержащие электролиты и металлорганические электроды; растворы подаются в них с помощью насосов и участвуют в химических реакциях, обеспечивая заряд или разряд устройства. В отличие от многих других систем накопления энергии, они позволяют независимо регулировать мощность и емкость. К тому же, они практически не теряют заряд при длительном простое, а их электролиты сохраняют свои свойства даже после нескольких десятков тысяч циклов работы.

В лабораториях продолжаются работы над усовершенствованием аккумуляторных батарей, которые уже применяются в энергетических системах отдельных государств — как правило, для поддержки солнечных или ветряных электростанций. В частности, Китай намерен ввести в эксплуатацию крупнейший в мире комплекс накопителей энергии на базе аккумуляторов, обладающий мощностью 800 МВт-ч (это сопоставимо с годовым энергопотреблением жилого дома, состоящего из 200 квартир). 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).