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”.

Author: LEU

Головний редактор сайту uaengineer.com.ua

LEU
LEU
Головний редактор сайту uaengineer.com.ua

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: