Недорогие органические аккумуляторы на водной основе

Ученые из USC (University of Southern California) создали недорогие поточные аккумуляторы ORBAT (Organic Redox Flow Battery) для систем крупномасштабного аккумулирования электроэнергии на электростанциях. Конечно они также подойдут и для бытовых систем аккумулирования энергии, а также для систем с возобновляемыми источниками энергии.

Новые батареи разработаны на долговечных  материалах, не содержит металлов и токсичных элементов. «Ресурс батареи около 5000 циклов перезарядки, и оценивается 15-летним срок службы. Ионно-литиевые батареи деградируют примерно через 1000 циклов, и стоят в изготовлении в 10 раз дороже «, — сказал Шри Нараян, профессор химии в USC.

Профессора Шри Нараян из USC исследует фундаментальные и прикладные аспекты электрохимического преобразования и хранения энергии среда, 10 Июня 2014 в Лос-Анджелесе. ( Фото / Гас Руэлас, USC)

Профессор Шри Нараян из USC исследует фундаментальные и прикладные аспекты электрохимического преобразования и хранения энергии среда, 10 Июня 2014 в Лос-Анджелесе. ( Фото / Гас Руэлас, USC)

Преимущество конструкции новой батареи в том, что мощность и количество энергии в ней независимы. Баки электроактивных материалов можно сделать любого размера, по мере необходимости, увеличив общее количество энергии хранимое  системой. Или генерирующая ячейка может быть увеличена или уменьшена, чтобы освобождать эту энергию быстрее или медленнее, тем самым изменяя мощность системы.

В то время как другие модели поточных батарей используют металлы или токсичные химические вещества, ученые  хотели найти органические соединения, которые могут быть растворены в воде. «Такие компоненты позволят создать минимальное воздействие на окружающую среду, и, вероятно, будут дешевле», — предположили ученые.

Ячейка ORBAT основана на мембранно-электродном узле, аналогичном использованному в полимерных электролитических топливных элементах. Такой аккумулятор можно заряжать и разряжать многократно при высокой фарадеевской эффективности, без заметного снижения производительности.

Схема органической поточной батареи ORBAT

Схема органической поточной батареи ORBAT

В ORBAT используются две разные водорастворимые органические окислительно-восстановительные пары на положительной и отрицательной стороне. Окислительно-восстановительные пары, такие как хиноны, являются особенно привлекательными для высокопроизводительных безметалловых аккумуляторов. Не требуются катализаторы из драгоценных металлов, потому что электроны переносятся быстрыми протонными парами. Кроме того, в кислой среде, хиноны обладают хорошей химической стабильностью.

Батареи ORBAT уникальны тем, что он не используют никаких тяжелых металлов, таких как ванадий, хром или цинк, а также позволяет избежать летучих органических растворителей, которые используются в литиевых батареях.

Проверяя различные компоненты методом проб и ошибок, ученые обнаружили, что некоторые природные хиноны  отвечают всем требованиям. Хиноны находятся в растениях, грибах, бактериях и некоторых животных, и участвуют в фотосинтезе и клеточном дыхании. «Это тот тип молекул, который природа использует для передачи энергии. В настоящее время хиноны, необходимые для батарей изготовлены из природных углеводородов. В будущем, существует потенциальная возможность их получения из диоксида углерода», — сказал Нараян.

Команда подала на регистрацию несколько патентов в отношении конструкции батареи, и в будущем имеет планы по строительству крупномасштабной версии батареи.

Подготовлено на основе материалов: ESC

Добавить комментарий


Почитать ещё по теме:


Mineral-perovskit
Минерал перовскит делает солнечную энергию дешевле
Разработана надежная атомная батарея
Новый рекорд эффективности для тонкопленочных солнечных батарей
fraungofer ikts home fuel cell
В Германии созданы топливные элементы для энергоснабжения частных домов
Улучшен аккумулятор с электродами из расплавленных металлов

Template design by Joule Watt © 2014 Домашняя энергетика