Новая батарея ​​из расплавленных металлов может предложить недорогое, длительное хранение

Автор: Максим Синайский 14 января 3009 просмотров

Новая батарея ​​из расплавленных металлов может предложить недорогое, длительное хранение

Аккумулятор разработанный в Массачусетском технологическом институте однажды может сыграть большую роль в массовом использовании солнечной генерации. Для хранения электроэнергии, батарея большой емкости состоит из расплавленных металлов, которые, естественно, отделены друг от друга слоем расплавленного электролита соли. Тесты с небольшими образцами, подтверждают эффективность жидких батарей. Они лишены эффекта памяти или возможности механических повреждений электродов. Ученые МТИ уже продемонстрировали простой, недорогой процесс производства их батареи, и их планы на будущее требуют полевых испытаний на реальных объектах.

Возможность хранить большие объемы электроэнергии и использовать её позже, когда это необходимо будет иметь решающее значение, если возобновляемая энергетика, такая как солнечная и ветровая будут развернуты в крупных масштабах.

Батарея для энергосистемы должна в состоянии надежно работать в течение многих лет. Она может быть большой и стационарной, но, самое главное, дешевой.

"Классический академический подход - изобрести крутую химию, а затем пытаться сократить расходы в стадии производства не будет работать," говорит Дональд Садовэй, один из основателей исследования. "В энергетическом секторе, приходится конкурировать с углеводородами, а они глубоко укоренились и в значительной степени субсидируются и живучи."


Новая батарея ​​из расплавленных металлов может предложить недорогое, длительное хранение


В жидкой батарее, как и в обычном аккумуляторе есть верхний и нижний электроды с электролитом между ними (см рисунок выше). Во время разрядки и подзарядки, положительно заряженные ионы металлов перемещаются от одного электрода к другому через электролит, а электроны совершают тот же путь через внешнюю цепь. В большинстве батарей, электроды, а иногда и электролит-твердые. Но в этом аккумуляторе, все жидкие. Отрицательный электрод - верхний слой, жидкий металл низкой плотности, который легко отдает электроны. Положительный электрод-нижний слой, жидкий металл высокой плотности, который хорошо принимает электроны. И электролит - средний слой, расплавленная соль. Из-за различий в плотности и несмешиваемости трех материалов, они, соответственно расположатся в трех отдельных слоях.

Этот новый подход обеспечивает ряд преимуществ. Поскольку компоненты жидкие, перенос электрических зарядов и химических компонентов в пределах каждого компонента и от одного к другому совершаются очень быстро, позволяя батарее работать с большими токами. Когда аккумулятор разряжается, верхний слой расплавленного металла становится тоньше, а нижний толще. Когда он заряжается, идет обратный процесс. Вся система очень гибкая и просто принимает форму емкости. В то время как твердые электроды подвержены растрескиванию и другим формам механических повреждений.

Кроме того, поскольку компоненты, самостоятельно отделяются, нет необходимости для мембран или сепараторов, которые подвержены износу. Жидкая батарея должна иметь много циклов зарядки-разрядки без потери мощности и без технического обслуживания. И само-разделение жидких компонентов может способствовать более простому и дешевому производству по сравнению с обычными батареями.

Новая батарея ​​из расплавленных металлов может предложить недорогое, длительное хранение

Для снижения стоимости батареи ученые предлагают использовать материалы, которые распространены на земле, недорогие и долговечные. Верхний электрод (анод) должен быть низкой плотности, а нижний электрод (катод) высокой плотности. И все материалы должны быть жидким при приемлемых температурах.
В своем первом прототипе исследователи выбрали магний для верхнего электрода, сурьму для нижнего электрода, и смесь солей, содержащей хлорид магния для электролита. Затем они построили прототип и они работали. Три жидкие компоненты самостоятельно разделились, и батарея работала, как они предсказывали.

Но есть проблема. Чтобы компоненты расплавились, аккумулятор пришлось нагреть до 700 градусов по Цельсию. При такой температуре- долгий запуск батарей, отбирается часть мощности батареи для поддержания температуры и увеличивается скорость коррозии стенок камеры. Поэтому ученые продолжили поиск материалов. Они нашли несколько комбинаций, работающих при температурах 560°С, 550°С и 460°С.
В последней версии используются: для катода - сплав свинец-висмут, для анода - металлический натрий, и электролит из гидроокиси-галогенида. Ячейка работает при 270°С.

Комментарии

Новости партнёров