Створені нанороботи, здатні переміщатися в рідкому середовищі новим способом
7 Березня , 2017
Медичні електронні імплантати стануть менше і потужніше в найближчому часі
7 Березня , 2017

Створена нова проточна батарея, в якій використовуються органічні речовини, розчинені в нейтральній воді

В даний час частка електричної енергії, що отримується з поновлюваних джерел, таких, як енергія сонячного світла, енергія вітру, збільшується буквально з кожним днем. Однак, на відміну від традиційних джерел, альтернативні джерела енергії не відрізняються сталістю, кількість енергії, що віддається ними залежить від часу року, метеорологічних умов і навіть від часу доби. Саме тому альтернативні енергетичні системи потребують проміжних пристроїв зберігання енергії, які накопичують її надлишки у моменти максимальної потужності роботи електростанцій і віддають її споживачам у години пікового споживання.
Одним з перспективних видів пристроїв проміжного зберігання енергії є проточні акумуляторні батареї, які зберігають енергію у вигляді хімічної енергії сполук, розчинених в рідкому електроліті. Електрична ємність таких батарей залежить тільки від обсягу баків для зберігання “зарядженого” електроліту, однак, у всіх подібних батареях, створених раніше, використовувалися досить складні і дорогі хімікати, а елементи конструкції таких батарей повинні були мати захист від хімічно агресивного середовища в робочому середовищі. І нещодавно, вченим з Гарвардського університету вдалося знайти рішення відразу обох проблем, згаданих вище. У створеній ними проточній акумуляторній батареї використовуються тільки органічні речовини, розчинені у звичайній нейтральній воді.
Слід зазначити, що гарвардські вчені працюють над проблемою проточних батарей вже досить довго. У традиційних конструкціях таких батарей використовуються електролітичні рідини на основі сполук ванадію та брому, розчинених у кислому середовищі. Все це небезпечно, складно і дорого, крім цього, такі батареї втрачають частину своєї ємності зі збільшенням кількості циклів заряду-розряду. Першим кроком до вирішення цієї проблеми стала заміна сполук ванадію абсолютно нешкідливим органічним з’єднанням хіноном. А ще через рік, у 2015 році, дослідники замінили сполуки брому ферроцианідом, речовиною, яка використовується в харчових добавках. Такі заміни призвели до зміни pH-фактора розчинів електроліту з кислотного на лужний і це дало можливість використовувати батареї баки і трубопроводи, виготовлені з недорогого пластику.
І останнім кроком, зробленим вченими, стала батарея, в якій використовуються водні розчини молекул віологена (viologen) та фероцену (ferrocene), які являють собою негативний і позитивний електроліт акумулятора відповідно. Для того, щоб ці молекули змогли працювати в якості основ електроліту, вченим, шляхом структурних змін цих молекул, довелося зробити їх розчинними у воді і забезпечити їх стійкість до деградації. І в результаті вийшло те, що проточна батарея на основі таких електролітів, втрачає всього близько відсотка ємності за 1000 циклів зарядки-розрядки.
Досить тривалий термін експлуатації батареї нового типу обумовлює не лише стійкість розчинів-електролітів. Нейтральний pH-фактор розчинів дозволив виготовити з більш простого і більш надійного матеріалу, мембрану батареї, якій вже не потрібно витримувати вплив агресивних хімічних реакцій. “В інших проточних батареях вартість іонної мембрани з фторомістких полімерів становить близько третини від сумарної вартості батареї, тому ми зараз не можемо навіть приблизно оцінити зниження витрат при виробництві нових батарей” – пишуть дослідники, – “Мембрана нашої батареї виготовлена зі звичайного вуглеводневого полімеру, який виходить, як і інші подібні полімери, з нафти”.
“Всі компоненти і технології, які використовуються в конструкції нашої батареї вже існують і присутні на ринку”, – пишуть дослідники, – “Ми зараз працюємо з кількома партнерами з метою створення реальної батареї, яку можна буде використовувати в практичних цілях. Для цього ми протягом кількох наступних місяців створимо один або два дослідних зразка, на яких буде проведена доробка всіх технологій до необхідного рівня”.

LEU
LEU

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: 
Inline
Inline