Создан недорогой проточный аккумулятор без мембраны

В Массачусетском технологическом институте (MIT) разработали конструкцию проточной перезаряжаемой батареи, которая не нуждается в дорогостоящей мембране. Это решение, по мнению его авторов, может быть положено в основу недорогих и масштабируемых в широких пределах накопителей энергии.

Изготовленный прототип размером с ладонь генерирует втрое больше мощности на квадратный сантиметр, чем другие безмембранные экспериментальные системы. По обеспечиваемой им плотности энергии, 0,795 Вт/см², этот проточный аккумулятор на порядок превосходит любые литий-ионные батареи и прочие — коммерческие и экспериментальные — системы накопления электроэнергии.

Для запасания и высвобождения энергии в новой проточной батарее используется ламинарное течение двух жидкостей, при котором они движутся параллельно, практически не смешиваясь. В качестве реагентов используются жидкий раствор брома и водородное топливо (бромисто-водородная кислота).

Они закачиваются в канал, разделяющий два электрода и вступают во взаимодействие, соответственно, с графитовым катодом и пористым анодом. Бром выбран из-за его относительной дешевизны и распространенности: только в США его производится 243 тыс. тонн в год.

Химическая реакция между водородом и бромом весьма перспективна из-за её большой энергоемкости. Однако в стандартных батареях применение ее затруднено высокой агрессивностью бромисто-водородной кислоты, проедающей разделительную мембрану. Это замедляет реакцию запасания энергии и уменьшает эксплуатационную жизнь аккумуляторов.

Убрав из уравнения мембрану, исследователи MIT смогли эффективно обойти эту проблему. Об итогах проекта повествуется на страницах свежего номера Nature Communications.

В соответствии с предварительными прогнозами на базе созданной ими математической модели, ученые полагают, что минимальная стоимость энергии, производимой безмембранными проточными батареями может достигать $100 за киловатт-час — значение, которое Министерство энергетики США установило в качестве критерия экономической эффективности применения аккумуляторов в системах коммунального энергоснабжения.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365