Полужидкая батарея для хранения возобновляемой энергии
Группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) создала новую систему полужидких батарей, способную конкурировать с батареями, наиболее часто используемыми сегодня для среднесрочного хранения.
Патока, растаявший лед, черная краска… Они не могут решить, какое сравнение использовать для описания своей инновации. Одно можно сказать наверняка: ученые из Лаборатории электрохимической энергии Массачусетского технологического института создали батарею, которая на самом деле не твердая, но и не жидкая. Эта лаборатория — место, специализирующееся на таких новинках. Она заинтересована в изучении решений по смягчению последствий изменения климата, уделяя особое внимание инновационной химии аккумуляторов. Данная батарея, относящаяся к категории так называемых «проточных батарей», полностью соответствует этой цели.
«Переход к экологически чистой энергии требует систем хранения энергии различной продолжительности, когда солнце не светит и ветер не дует«, — объясняет Эмре Генчер, исследователь из Энергетической инициативы Массачусетского технологического института (MITEI) и член команды. «Наша работа показывает, что полутвердая проточная батарея может стать спасительным и экономически эффективным вариантом, когда эти возобновляемые источники энергии не могут вырабатывать электричество в течение дня или более — например, в случае стихийных бедствий«.
Следовательно, эта батарея призвана принять на себя функции ветряных турбин и солнечных батарей. Хранение этих возобновляемых источников энергии действительно является серьезной проблемой, если мы хотим, чтобы они стали действительно жизнеспособными. Для его разработки ученые создали смесь, содержащую частицы диоксида марганца (MnO2) и сажи (одна из самых элементарных форм углерода). Они также использовали цинк.
Как это работает на практике? Во всех этих случаях сажа является соединением, которое служит проводником электричества. Соединение марганца с углеродом будет реагировать с раствором, содержащим цинк. Эти два химических раствора, которые содержат отрицательные ионы в одном случае и положительные ионы в другом, хранятся в разных пространствах. Они перекачиваются для «встречи» через мембрану.
Противоположные ионы затем вступят в реакцию и преобразуют электрический ток в химическую энергию. Другими словами аккумулятор заряжается. Когда необходимо использовать накопленную энергию, раствор снова перекачивается, и химическая энергия преобразуется обратно в электрическую. Время работы проточной батареи определяется объемом положительно и отрицательно заряженных растворов. Что касается срока службы, то с теоретической точки зрения эти системы могут продолжать подавать электроэнергию до тех пор, пока жидкости (или полужидкости) продолжают течь, реагировать и преобразовывать энергию.
Эта батарея не является первой «текучей батареей» — это далеко не так. Первый патент на нее был получен еще в 1950-х годах! С тех пор были разработаны и другие, в том числе ванадиевая батарея, которая уже представлена на рынке. Однако, по словам ученых, в них используются дорогостоящие химические элементы. Поэтому они стремились создать свое решение на основе соединений, сочетающих в себе энергоэффективность и низкую стоимость. После долгих исследований они пришли к знаменитой смеси марганца и углерода, которая, по-видимому, удовлетворяет этим условиям.