Loading

Новая органическая батарея Гарварда названа в честь Библейского патриарха

Создано 06.08.2018 22:11
Автор: Natali

Новая органическая батарея Гарварда названа в честь Библейского патриарха

Сохранение возобновляемой энергии так же важно, как и ее производство, а проточные батареи могут быть одним из наиболее перспективных способов это сделать.

И пока существует большое количество преград, преодолеть которые технологиям еще нужно совершенствоваться, команда инженеров из Гарварда за последние годы добилась больших успехов с органическими проточными батареями, и теперь протестировала новую молекулу, которая обеспечивает самую продолжительную, и высокопроизводительную работу проточной батареи из всех возможных на сегодняшний день.

Проточная батарея состоит из двух жидких электролитов, которые хранятся во внешних резервуарах и поступают в ячейку по мере необходимости. Во время зарядки и разрядки они пропускают электроны назад и вперед через мембрану в ячейке, а их емкость и мощность могут быть изменены путем изменения размера резервуаров и мембраны соответственно.

Традиционно, лучшие результаты этого типа батарей исходили из электролитов ванадия и брома, растворенных в кислоте, но эти химикаты могут быть дорогостоящими и щелочными.

Органические альтернативы ванадию были найдены в виде хинонов, молекул, подобных тем, которые используют растения для хранения энергии.

Новая органическая батарея Гарварда названа в честь Библейского патриарха

В 2014 году команда Гарварда начала экспериментировать с более чем 10 000 типов хинонов, постепенно выясняя, какие из них лучше всего работают. Позднее они заменили бром ферроцианидом и переключились с кислоты на щелочную смесь, а затем выделили модифицированный вариант витамина В2 как особенно полезный хинон. И, наконец, в прошлом году они настроили свой рецепт с нейтральной водой.

Проблема заключалась в том, что на практике эти конструкции не подходили для проточной батареи.

Теперь исследователи модифицировали хинон, чтобы создать новую органическую молекулу, которая уравновешивает срок службы с производительностью, создавая то, что, по их утверждению, является самой долговечной, высокоэффективной органической аккумуляторной батареей, созданной до сих пор.

Новая органическая батарея Гарварда названа в честь Библейского патриарха

Ключевой ингредиент был назван «молекулой Мафусаил», в честь Библейского персонажа, прославившегося тем, что прожил тысячу лет, если верить Ветхому Завету.

«В предыдущей работе мы продемонстрировали химию с длительным сроком службы, но с низким напряжением, что приводит к низкому количеству хранимой энергии на молекулу, что в свою очередь приводит к высокой стоимости для определенного количества хранящейся энергии», - говорит Майкл Азиз (Michael Aziz), соавтор исследование.

«Теперь у нас есть первое химическое вещество, имеющее как долгосрочную стабильность, так и больше, чем один вольт, что обычно считается порогом для коммерческого развертывания. Я считаю, что это первая проточная батарея на основе органических веществ, которая соответствует всем техническим критериям для практической реализации».

При тестовых испытаниях Мафусаила скорость потери мощности составляет менее 0,01 процента в день и менее 0,001 процента за каждый цикл заряда и разряда. Это означает, что он будет деградировать менее чем на три процента каждый год и может работать в течение десятков тысяч циклов.

Мафусаил также легко растворяется в слабом щелочном электролите. Это помогает получать более высокую плотность энергии и снижать общую стоимость материалов, так как стенки и мембрана не должны быть коррозионно-стойкими.

«Эта важная работа представляет собой значительный шаг вперед в сторону недорогих и долговечных батарей, - говорит Имре Гюк (Imre Gyuk), директор программы хранения данных Министерства энергетики США. «Такие устройства необходимы, чтобы позволить электрической сети работать с все большим количеством возобновляемой энергией».

Facepla.net по материалам: seas.harvard.edu

Author: Natali

Комментарии: