Нові окисно-відновлювальні батареї вперше стають вигідними
Через короткий термін служби літій-іонні батареї лише частково придатні для тимчасового зберігання електроенергії - дослідники компанії Fraunhofer вперше розробили нові типи окисно-відновних батарей, які є вигідними.
Кількість електроенергії, що виробляється за рахунок відновлюваних джерел енергії, сильно коливається, тому електричну енергію доводиться тимчасово зберігати, поки вона не буде необхідною. Високопродуктивні акумуляторні системи також потрібні для сучасних технологій, таких як електромобільність: Наприклад, електромережа не призначена для швидких зарядних станцій потужністю 350 кВт. Крім того, електромережа доступна не скрізь, де швидкі зарядні станції мали б сенс.
Літій-іонні акумулятори придатні лише для таких застосувань обмежено: стабільність їх циклу недостатня - якби їх заряджати та розряджати два-три рази на день, вони б зламалися через два-три роки. З іншого боку, потокові акумулятори Redox відрізняються: вони забезпечують високу стабільність циклу, а також не є займистими, підлягають вторинній переробці, а їх ємність та продуктивність можна легко адаптувати. Тому вони особливо підходять для застосувань, в яких інтенсивно використовується акумулятор. Однак поки що вони просто були занадто дорогими.
Проточні акумулятори Redox мають той самий діапазон цін, що і літій-іонні акумулятори
Дослідники з Інституту екології, безпеки та енергетичних технологій ім. Фраунгофера "Umsicht" тепер змогли значно скоротити витрати на батареї. Щоб зрозуміти, як дослідники оптимізували окисно-відновлювальні батареї, спочатку необхідно поглянути на структуру цих батарей. Вони складаються з наборів - наборів клітин, які перетворюють електроенергію, що зберігається, на хімічну енергію, і електролітної рідини, яка зберігає цю хімічну енергію. Стоси в основному відповідають за високі витрати батарей. Інноваційні окислювально-відновлювальні батареї виробляються та продаються спіральним Volterion компанії Fraunhofer.
"Ми змогли зменшити вагу штабелів до десяти відсотків і, таким чином, також значно скоротити їх витрати", - пояснює д-р. Торстен Зейп, колишній науковий співробітник Fraunhofer Umsicht, а нині керуючий директор у Volterion. "Хоча звичайні штабелі часто повинні мати товщину від восьми до десяти міліметрів на окрему комірку, ми маємо товщину штабеля від двох до трьох міліметрів". Завдяки цьому економія матеріалів, нові окислювально-відновлювальні батареї знаходяться в тому ж діапазоні цін, що і літій-іонні батареї, але тривають більш ніж удвічі довше. Це означає: Ви вперше отримаєте прибуток для численних додатків.
Розробка матеріалів дозволяє покращити батареї
Головною привабливістю був матеріальний розвиток. Стеки зазвичай складаються з графітопластикової суміші. Однак в результаті обробки матеріали втрачають свої полімерні властивості. Іншими словами: довгі полімерні ланцюги руйнуються, матеріал втрачає свою гнучкість і певну стабільність. Крім того, він не може бути зварений, але повинен бути забезпечений ущільнювальними кільцями і прикручений.
«Ми адаптували матеріал та виробничий процес, щоб зберегти властивості полімеру. Це означає: Матеріал залишається стабільним і гнучким, тому його можна зробити значно тоншим, а стоси можна зварити між собою. Ущільнювальні кільця, які швидко зношуються, непотрібні », - пояснює Сейпп. Це не тільки робить стеки економічно вигіднішими, але й значно надійнішими.
Застосування для окисно-відновних батарей
Нові окисно-відновлювальні батареї використовуються, серед іншого, на очисних спорудах. Електроенергія там виробляється з метану, і в майбутньому фотоелектричні системи також сприятимуть виробленню енергії. Акумулятор потужністю 100 кВт повинен компенсувати два види коливань: енергетичні та енергоспоживання. Таким чином, очисні споруди повинні покривати всі свої енергетичні потреби в майбутньому.
Акумулятор окисно-відновного потоку також часто є вартим для сканерів МРТ у лікарнях. «Кожна машина для МРТ має потужність 200 кВт - якщо три чи чотири машини працюють одночасно, лінія швидко перевантажується. Однак прокладка нової лінії електропередачі надзвичайно дорога - 80 000 євро за кілометр. Окислювально-відновлювальна батарея - тут хороша альтернатива », - говорить Сейпп. Машини МРТ працюють по кілька хвилин кожна, витрачають багато електроенергії протягом цього часу, а потім знову вимикаються до наступного обстеження. Щодня акумулятор проходить численні цикли зарядки та розрядки. "Наші акумулятори створені для цього - як і для інших застосувань, які вимагають багато короткострокової енергії, яку мережа не може надійно доставити", - резюмує Сейпп.
В даний час вчені з Fraunhofer Umsicht працюють разом зі своїми колегами з Volterion над подальшим зменшенням витрат на батареї. Вони також хочуть масштабувати розміри застосувань: батареї наразі розраховані на 100-300 кВт, і в майбутньому вони також повинні бути придатними для мегават.
Стаття вперше з’явилася на порталі електротехніки нашого брата.
Як виглядає ідеальна батарея? Огляд сучасних подій
Прорив у дослідженні акумуляторів
Дослідники розробляють найбільш ефективну в світі літій-сірчану батарею