Австралийские исследователи разработали стабильную батарею с высокой плотностью тока
Аккумулятор Challenger A12-65
Инженеры из Университета Монаша разработали аккумулятор на водной основе нового поколения, пригодный для использования в жилых помещениях и совместимый с солнечными батареями на крыше в режиме реального времени.
Исследователи с факультета материаловедения и инженерии Университета Монаша разработали аккумулятор на водной основе, который потенциально может обеспечить компактные и высокопроизводительные аккумуляторные системы для бытового использования.
Обычно используемые в крупномасштабных системах хранения энергии из-за своего размера и низкой скорости зарядки, проточные батареи устраняют проблему скорости, что делает их идеальными для бытового использования.
Ванцяо Лян, кандидат наук факультета материаловедения и инженерии Монаша и ведущий автор исследования, сказал, что исследовательская группа использовала безопасную и доступную химическую формулу и сделала её достаточно быстрой, чтобы улавливать солнечный свет на крыше в режиме реального времени.
«Мы разработали мембрану, которая наконец-то делает органические проточные батареи конкурентоспособными для использования в жилых помещениях и на объектах среднего размера. Она открывает путь к системам, которые не только дешевле, но и безопаснее, а также проще в масштабировании».
Описывая свои открытия в статье под названием «Проточная батарея с удивительно стабильной работой при высокой плотности тока,» команда Лянга рассказывает о разработке нефторированного сепаратора с одновременным отводом тепла и проводимостью.
В исследовании особое внимание уделяется ультраселективной мембране SPEEK-SX, которая обеспечивает 600 циклов при токе 160 мА/см−2 с потерей ёмкости всего 0,00935% за цикл, превосходя Nafion-212 и предлагая альтернативу без фтора.
Инженеры говорят, что их проточная батарея нового поколения открывает путь к созданию компактных, высокопроизводительных аккумуляторных систем для домов и, как ожидается, будет намного дешевле, чем нынешние литий-ионные системы стоимостью 10 000 долларов.
«Ключевым моментом было повышение селективности ионов, позволяющее быстро пропускать нужные ионы и задерживать нежелательные. Наша новая мембрана обеспечивает этот баланс, позволяя быстро и стабильно работать даже при высокой плотности тока», — сказал Лян.
«Мы превзошли стандартную для отрасли мембрану Nafion как по скорости, так и по стабильности — 600 циклов с высоким током практически без потери ёмкости — это значительный шаг вперёд для такого типа аккумуляторов».
Ванцяо сказал, что для того, чтобы эти аккумуляторы работали в домашних условиях на солнечных батареях, установленных на крыше, необходимо найти баланс между безопасностью, низкой стоимостью и высокой скоростью.
«Это именно та батарея, которую вы хотели бы видеть у себя в гараже, — сказал Лэнг. — Она нетоксична, невоспламеняема и изготовлена из доступных материалов, при этом в солнечный день она работает от солнечной энергии».
Лян добавил, что сейчас команда работает над прототипами систем 3D-печати и тестирует их в реальных условиях. Если они будут работать так, как ожидалось, то через несколько лет их можно будет представить на рынке.
В 2018 году в кампусе Монашского университета в Клейтоне, штат Виктория, была установлена система хранения энергии redT мощностью 1 МВт·ч (теперь известная как Invinity energy) — крупнейшая коммерческая установка в Австралии и первая в своём роде в мире — в качестве основной части микросети.
Микросеть Монаша играет ключевую роль в достижении университетом 100-процентной энергетической самодостаточности и является важной частью плана по достижению нулевого уровня выбросов к 2030 году.