Будущее «зеленой» энергетики: аккумулятор на органике

21.01.2014

Свой вклад в развитие «зеленой» энергетики сделала команда ученых из Гарварда. Американские исследователи во главе с Майклом Азизом разработали проточную батарею, которая состоит из недорогих материалов.
Аккумуляторы проточного типа отличаются надежностью и долгим сроком службы. Их показатель рабочих циклов превышает значение в 10 тыс. Если сравнивать киловатт-час запасенной энергии проточных и литий-ионных аккумуляторов, то стоимость первых - ниже.

Особый прорыв в этом деле показали ванадиевые редокс-аккумуляторы. Суть работы таких элементов питания лежит в изменении степени окисления ванадия. Литий в этом случае отсутствует. Как результат аккумулятор имеет меньшую стоимость. К примеру, стоимость 1 кВт емкости батареи обходится на 500 долларов меньше.

Как раз на дороговизне аккумуляторных батарей и держится преимущество автомобилей на горючем топливе. Относительно емкости ванадиевых аккумуляторов, то она достигает 20-30 кВт/час на 1 кг веса – это в разы больше емкости литий-ионных батарей и немного меньше емкости свинцовых аккумуляторов, которые применяются в автомобилях.

Инновационный аккумулятор поставляет в ночное время энергию, которую накопил днем для отдельной семьи даже с емкостью в 2 тыс. литров. 

Смотря на чем экономить

Если же сравнивать емкость батареи в отношении стоимости доллара, то перспективы не так прекрасны. К слову, в Японии уже приступили к строительству первой крупной станции, где основным накопительным элементом выступают ванадиевые редокс-аккумуляторы. Однако единомышленников у японских новаторов практически нет.

Согласно данным министерства энергетики США стоимость внедрения таких батарей обойдется в 350$ на 1 кВт/час электроэнергии, а если эту технологию внедрять повсеместно, то цена должна быть ниже 100 долларов. О совершенствовании технологических процессов таких аккумуляторов существенно не снизит стоимость таких батарей, ведь стоимость ванадия на 1 кВт/час обходится более, чем в 80$.

Органическая замена

Чтобы решить эту проблему, Майкл Азиз со своей командой решили заменить органическую часть. В этом случае на смену ванадию пришли хиноны. Последние являются органическими соединениями, которые служат для переноса электронов и протонов при дыхательных процессах животных и растений.

Водный раствор хинона использовали для наполнения первой емкости, а жидкий бром – для второй. Полученная батарея проточного типа имеет существенное отличие от ванадиевой – дешевизна компонентов. Всего 27 долларов на 1 кВТ/час емкости батарей. К тому же реакции с хиноном происходят в тысячу раз быстрее, что ускоряет процесс зарядки аккумулятора в разы.

Сейчас работа Майкла Азиза и его команды направлена на исключение брома из технологии из-за его ядовитых свойств.
Выпуск таких батарей в коммерческих масштабах возможен в следующие пару-тройку лет. Компания Sustainable Innovations, LLC планирует в будущем предоставить рабочий образец такой модели.