Loading

Новый дизайн батарей может помочь солнечной и ветровой энергетике

Создано 29.04.2013 23:36
Автор: Александр Иващенко

Yi Cui

Ученые из Департамента Энергетики США и Стэнфордского Университета (Stanford University) разработали дешевую и долговечную батарею, которая может помочь ветряной и солнечной энергетике стать основным источником электричества.

«Чтобы использовать ветровую и солнечную энергию в больших масштабах, нам нужны эффективные батареи, сделанные из дешевых материалов», говорит Yi Cui, профессор материаловедения в Стэнфордском Университете. «Мы считаем, что наша новая батарея может быть лучшим решением для регулирования перепадов энергии от альтернативных источников энергии».

На сегодняшний день структура электрических сетей не позволяет иметь большие и резкие колебания мощности, вызванные изменениями в световом излучении и силе ветра. При объединении и интегрировании в сеть солнечной и ветровой энергии, системы аккумулирования должны сглаживать резкие перепады входной мощности – накапливать излишки электричества и разряжаться во время падения мощности.

Среди наиболее перспективных батарей для систем хранения энергии в прерывистых сетях - «потоковые» батареи. Они позволяют легко масштабировать свою конструкцию до необходимых размеров. Новая потоковая батарея, разработанная группой Yi Cui, намного проще своих аналогов, более дешевая и потенциально жизнеспособная для крупномасштабного производства.

battery Yi CuiСегодняшние потоковые батареи прокачивают два типа разной жидкости через камеру взаимодействия, где растворенные молекулы подвергаются химическим реакциям, которые позволяют накапливать или отдавать энергию. Камера содержит мембрану, которая позволяет незадействованным в реакциях ионам проходить между жидкостями, в то время как активные ионы физически отделены. Такой дизайн батарей имеет два основных недостатка: высокая стоимость жидкостей из-за содержания таких редких материалов как ванадий, особенно в больших количествах для сетевых хранилищ, и мембрана, которая также стоит дорого и требует частого обслуживания.

Новая батарея из Стэнфордского Университета использует только один поток молекул и вообще не требует никаких мембран. Молекулы жидкости в основном состоят из относительно недорогих лития и серы. Жидкость  взаимодействует с кусочком лития, который имеет барьерное покрытие для предотвращения прохождения электронов и разрушения металла. При разрядке, молекулы с названием полисульфиды лития, поглощают ионы лития. При зарядке, ионы возвращаются в жидкость. Весь молекулярный поток происходит в органическом растворителе, что позволяет избежать проблем с коррозией.

«В первых лабораторных тестах новые батареи сохраняют превосходные характеристики после 2000 циклов зарядки-разрядки, что эквивалентно 5,5 годам ежедневного использования», говорит Yi Cui.

Для демонстрации новой концепции, ученые создали миниатюрную систему из стеклянной колбы. При добавлении раствора полисульфида лития, батарея начинает производить энергию и загорается лампочка LED.

В будущем, команда ученых планирует сделать систему лабораторного масштаба для оптимизации процессов хранения энергии и обнаружения потенциальных инженерных проблем.

Источник: Stanford University.

Комментарии: