Китайская жидкая батарея выдержала 5500 циклов — она удешевит хранение энергии

Инженеры из Фуданьского университета и Китайской академии наук совершили прорыв в области промышленных накопителей. В свежем выпуске авторитетного журнала Nature Energy они представили рабочий прототип проточной цинковой батареи. Устройство непрерывно проработало пять тысяч сто двадцать восемь часов. В лабораторных условиях исследователи собрали цинк-диоксидмарганцевые элементы по абсолютно новой архитектуре. После пяти с половиной тысяч циклов зарядки и разрядки система сохранила 81,1 процента первоначальной емкости. Кулоновская эффективность при этом достигла невероятных 99,94 процента.

Классические элементы питания на основе цинка дешевы и безопасны, но их главная проблема кроется в физике твердого электрода. Со временем металл неизбежно слипается в комки, химические реакции становятся нестабильными, а внутренние интерфейсы стремительно деградируют. Азиатские химики полностью отказались от стационарных конструкций, превратив сам цинк в динамический энергоноситель. Внутри их батареи непрерывно циркулирует густая суспензия. Она состоит из наночастиц цинка, полого углеродного каркаса и специального электролита с контролируемыми лигандами. Эта технологичная смесь перекачивается между накопительным баком и ячейкой, пока металл обратимо переходит из ионной формы в твердую.

Инновационная идея родилась на реальном заводе. Ведущий автор разработки Фэй Ван наблюдал за промышленным электролизом и решил применить процесс захвата электронов напрямую для хранения электричества. Текучая архитектура радикально меняет правила производственного масштабирования. Чтобы увеличить емкость традиционного аккумулятора, инженерам приходится конструировать новые электрохимические ячейки, что крайне дорого. В новой жидкостной системе достаточно установить внешний резервуар большего объема и залить туда дополнительную суспензию. Разработка идеально подходит для ветропарков и солнечных ферм, позволяя запасать гигантские объемы избыточной энергии без перестройки самих электросетей.

Источник: Interesting Engineering