Все течет, все заряжается: российские химики предложили новую конструкцию проточных батарей

Ученые из РХТУ им. Д.И. Менделеева, ИПХФ РАН и других институтов предложили новую конструкцию проточных батарей, которая упростит и удешевит исследования и поможет полностью раскрыть потенциал новой технологии.

Схематическое изображение ванадиевой проточной батареи

Проточные редокс-батареи — это накопители электричества, перспективные для долгосрочного хранения больших объёмов энергии в узлах умных энергосетей. Такие устройства уже используют в Китае, Германии и других странах, а параллельно в лабораториях активно разрабатывают новые типы проточных батарей и оптимизируют уже существующие.  

В 2020 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). Но в основе этого комплекса не привычные литий-ионные или, например, свинцово-кислотные аккумуляторы, а проточные редокс-батареи, в которых электричество запасается в виде химической энергии растворов - электролитов. Они состоят из двух ёмкостей, в которых хранятся электролиты и мембранно-электродного блока (МЭБ) - в него растворы подаются насосами и там вступают в электрохимические реакции, обеспечивающие зарядку и разрядку аккумулятора.

Схематическое изображение ванадиевой проточной батареи
Схематическое изображение ванадиевой проточной батареи. Изображение
предоставлено авторами исследования.

За счёт такой конструкции редокс-батареи в отличии от многих других накопителей энергии допускают независимое изменение мощности (определяется размерами МЭБ) и ёмкости (определяется составом электролитов и объемом их емкостей). Кроме того, они почти не разряжаются в режиме долгого простоя, а их электролиты не деградируют даже после десятков тысяч циклов работы, и поэтому эти накопители считают очень перспективными для хранения большого количества электроэнергии в узлах распределенных электросетей. Например, они могут аккумулировать избытки электричества, произведенного солнечными батареями в светлое время суток, чтобы отдавать их ночью или в пасмурную погоду.

“Проточные батареи с одной стороны уже активно внедряют в энергосети Китая, Германии и других стран, а с другой стороны их продолжают разрабатывать и дорабатывать в лабораториях”, - комментирует один из авторов работы, сотрудник ЦК НТИ ИПХФ РАН, Дмитрий Конев. “Мы предложили совершенно новую конструкцию ячейки МЭБ, которая облегчит труд исследователя и сильно снизит порог входа новых научных групп в эту область. В перспективе это позволит добиться существенного прогресса и выведет распределенную энергетику из каких-то кулуарных решений на самый высокий уровень коммерциализации, в том числе и в России”.

Проточные батареи могут работать с разными электролитами. Самые распространённые (в том числе те, которые установлены в Китае и внедряются в других странах) используют ванадиевые электролиты, то есть растворы солей ванадия. Именно на них испытали свою конструкцию ячейки и российские ученые. Они перебирали различные типы проточных полей, а также варьировали скорость подачи электролита и получили результаты, которые на качественном уровне совпадают с лучшими мировыми исследованиями, а на количественном даже незначительно превосходят их: мощности протестированных МЭБ незначительно превосходили мощности аналогичных ячеек на графите.

Таким образом, МЭБ новой конструкции подходят для упрощения лабораторных испытаний и в перспективе может использоваться в реальных накопителях энергии для распределенных электросетей. Сейчас российские ученые в сотрудничестве с компанией InEnergy разрабатывают и испытывают ванадиевую проточную батарею, составленную из 10 таких ячеек с суммарной мощностью 20 Вт. Конструкции как самой ячейки, так и стэка из 10 ячеек защищены патентами, последний из которых принадлежит компании “АДАРМ”, созданной сотрудниками РХТУ. Кроме того, ученые на базе предложенной конструкции МЭБ ведут разработки других видов проточных батарей, использующих иные электролиты.


РХТУ им. Д. И. Менделеева - опорный университет химической отрасли России, работа которого направлена не только на получение новых знаний, но и на внедрение их в промышленность. Исследование проведено сотрудниками лаборатории ЭМЭЭ РХТУ им. Д. И. Менделеева, Центра компетенций НТИ ИПХФ РАН, а также ИФХЭ РАН и МГУ им. М. В. Ломоносова.

muctr.ru

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 60
сейчас смотрят 6
представлено поставщиков 579
загружено
позиций
25 067 862