Создан первый дешёвый аккумулятор для возобновляемой энергии

Создан первый дешёвый аккумулятор для возобновляемой энергии

Солнечная энергия и энергия ветра — самые естественные источники энергии, необходимой человечеству. Но её необходимо научиться эффективно хранить, ведь сегодня её может быть с избытком, а на следующий день погода изменится, и солнца и ветра может уже не быть вовсе. Основная проблема используемых для этих целей аккумуляторов — их высокая стоимость. Материалы, из которых они изготавливаются трудно назвать бюджетными.

"Теперь у нас появился отличный шанс избавиться от этой проблемы. Мы создали проточную батарею, которая может запасти много энергии на единицу веса и состоит исключительно из бюджетный материалов", — говорит Майкл Азиз (Michael Aziz), материаловед из Гарвардского университета.

В проточных батареях химические растворы из двух отдельных резервуаров направляются в камеру с двумя электродами, разделённую мембраной. В камере происходит химическая реакция между веществами, при этом они через мембрану обмениваются протонами и положительно заряженными ионами. Образующиеся в ходе реакции электроны двигаются по цепи, соединяющей два электрода, при этом происходит разряд аккумулятора. Обратная последовательность действий приводит к перезарядке батареи.

Основное преимущество таких аккумуляторов состоит в том, что необходимые реагенты могут храниться за пределами конструкции самой батареи, а значит, увеличить мощность можно всего лишь расширив резервуар. Это удобно, если речь идёт о хранении больших запасов энергии.

Что касается самих химикатов, то большинство моделей проточных батарей работает благодаря ионам ванадия, а этот элемент является крайне дорогостоящим.

"В последние несколько лет мы с коллегами занимались поиском альтернативы ванадию. И пришли к органической химии", — рассказывает Азиз.

Анод новой батареи использует раствор серной кислоты, содержащий особые органические соединения хиноны. Это вещество является дешёвым материалом и к тому же при реакции с протонами образует более высокоэнергетическое соединение гидрохинон, благодаря чему батарея заряжается. На катоде аккумулятора происходит реакция брома и бромистоводородной кислоты.

Реакция хинон-гидрохинон протекает в тысячу раз быстрее, чем реакции с использованием ионов ванадия, и батарея приобретает способность быстро заряжаться и разряжаться. Экспериментируя с частями, составляющими молекулы хинонов, химики добились тонкой настройки свойств получаемых аккумуляторов (например, выходного напряжения).

 

Прототип батареи, который Азиз и его коллеги подробно описывают в статье журнала Nature, совершил 100 циклов зарядки-разрядки без признаков деградации. Однако для коммерческого запуска модели потребуется доказать, что аккумулятор работает на протяжении как минимум 10 тысяч циклов.

По подсчётам Азиза, батарея сможет сохранить до одного киловатт-часа энергии при использовании материалов, стоимость которых составит всего $27 (около 800 рублей), что втрое дешевле ванадиевых конкурентов. При некоторых модификациях новое устройство сможет конкурировать и с другими технологиями хранения большого количества энергии, например, со сжатым воздухом.

Разработчики новинки поведали и о её существенных недостатках. Как признаётся Азиз в пресс-релизе, ахиллесовой пятой его новой батареи является бром и бромистоводородная кислота, которые могут вызвать коррозию, если вытекут на поверхность. В данный момент учёные подумывают поменять эти соединения на органику, например, на другие хиноны.

Агентство передовых исследований в области энергетики США (ARPA—E) уже заказало у учёных прототип батареи, попросив за три года "увеличить её размер до размеров лошадиного прицепа". А коммерциализацией уже существующей модели будет заниматься компания Sustainable Innovations of Glastonbury.

Также по теме: Учёные напечатали на 3D-принтере микроскопические батарейки Специалисты MIT соединили живую ткань и электронику Тепло тела превратили в энергию для микроприборов Японцы придумали, как заряжать электромобили прямо от дороги Американские ученые не дадут батарейкам "расслабиться" Канадцы научились получать электричество из водопроводного крана

vesti.ru

Похожие новости:
ООН вновь призывает истользовать ВИЭ
Генеральный секретарь ООН Пан Ги Мун призвал участников встречи по возобновляемым источникам энергии обеспечить всех жителей Земли чистой энергией будущего, подчеркнув преимущества возобновляемых источников энергии для общин, экономического роста и планеты в целом. "Сейчас более чем когда-либо мир нуждается в смелом лидерстве ..
2012-01-20 1563 0 Технология
0
Возобновляемые источники электроэнергии обгоняют газ
Объем электроэнергии, произведенной из возобновляемых источников энергии, как ожидается, вырастет на 40 процентов в течение следующих пяти лет, и может превзойти природный газ. Тем самым возобновляемые источники смогут стать вторым по величине источником уже к 2016 году, согласно последним прогнозам ..
2013-06-29 2217 0 Технология
0
Изготовлена самая большая в мире аккумуляторная батарея
Компания BYD по заказу государственной энергетической корпорации Китая (SGCC) построила батарею, которая, возможно, является самой большой в мире. Емкость аккумулятора составляет 36 МВт*ч, а его размеры превышают площадь футбольного поля. Гигантский накопитель создан для хранения энергии от комплекса ..
2012-01-10 3881 0 Технология
-1
Япония хочет построить космическую электростанцию
К 2030 году Япония надеется осуществить фантастическую идею – построить космическую электростанцию. Согласно недавнему отчету, Японское аэрокосмическое агентство (JAXA) предложило план создания серии геосинхронизированных орбитальных спутников, способных собирать солнечную энергию и перенаправлять ..
2014-05-08 1914 0 Технология
1
Солнечная энергетика конкурентоспособна с газовой
В текущем году инвестиционный банк Lazard опубликовал свой ежегодный сравнительный анализ экономики технологий электрической генерации позже обычного. «Юбилейная»Самый интересный и показательный слайд исследования, как обычно, второй — тот, где сравнивается приведённая стоимость производства электричества (Levelized ..
2017-01-07 3555 0 Технология
0
В Японии создали ультратонкую батарейку
Японская компания NEC разработала аккумулятор толщиной всего 0,3 миллиметра, который сохраняет свои свойства при сгибании и заряжается всего за 30 секунд. По мнению разработчиков, он будет незаменимым в смарт-картах со встроенным экраном, а также в электронных книгах и бесконтактных ключах. Аккумулятор обладает номинальной ёмкостью ..
2012-06-2 1977 0 Технология
0
Эмпайр Стэйт Билдинг переходит на зеленую энергию
Когда то владельцы Эмпайр Стейт Билдинг (Нью-Йорк) предусматривали стыковку к шпилю небоскреба воздушных суден (дирижаблей). Но в последствии отказались от этой затеи, из-за очень мощных восходящих потоков воздуха воздействующих на дирижабль. На сегодняшний день всемирно известное здание, ..
2012-05-28 1561 0 Технология
0
В Армении рассчитана общая доля возобновляемой энергетики
Согласно расчётам, проведённым Министерством энергетики и природных ресурсов Армении, доля электроэнергии, вырабатываемой за счет возобновляемых источников энергии в стране, составляет около 7% в совокупной выработке. По словам министра энергетики и природных ресурсов Армении Левона Шахвердяна, по состоянию на прошлый ..
2011-10-27 1821 0 Технология
0
Голландцы представили ветрогенератор без лопастей
Энергия ветра позиционируется многими специалистами как экологичный и эффективный источник возобновляемой энергии. Но у ветряков всё равно имеются существенные недостатки. Так, вращающиеся лопасти требуют постоянного обслуживания, поскольку довольно быстро изнашиваются, а вся конструкция может издавать ощутимый шум.Несмотря ..
2013-04-4 3920 0 Технология
0
Ученые создали уникальный 3D аккумулятор, стоимостью $0,05
Исследователям университета Бингемтон в Нью-Йорке удалось создать новый и очень уникальный аккумулятор, который стоит всего $ 0,05 в виде 3D напечатанной бумажной батарейки. Бактериальная бумажная батарея была вдохновлена оригами, которое было использовано для создания уникального механизма складывания, ..
2015-06-22 1757 0 Технология
1
Минерал перовскит произведёт революцию в солнечной энергетике
Отказ от кремния в пользу перовскита позволит снизить в разы стоимость производства электроэнергии при помощи солнечных батарей. И хотя новые фотоэлементы будут обладать меньшим КПД, это новация сделает солнечную энергетику более доступной ― уверены ведущие специалисты ..
2013-08-22 3469 0 Технология
0
Google будет сдавать в аренду солнечные панели
Руководством компании Google было принято решение внести свою лепту в распространение использования возобновляемой энергии. Основным намерением компании в данной ситуации является обеспечение не собственных потребностей, а предоставление возможности аккумулировать солнечную энергию обычным гражданам Америки. ..
2014-05-20 1445 0 Технология
0
Американские ученые разработали беспроводной аккумулятор
Москва, 6 марта. Американские исследователи разработали прозрачный литий-ионный аккумулятор, который может быть использован где угодно в том числе внутри человеческого тела. Он эластичен и заряжается без проводов. Время работы технологической новинки без подзарядки от 8 до 9 часов. По сути, аккумулятор разбит на множество ..
2013-03-8 2030 0 Технология
0
Ученые создали первый в мире нанопроцессор
Ученым и инженерам из Гарвардского университета и компании MITRE Corporation удалось создать первый программируемый нанопроцессор в мире. Процессор назвали nanoFSM. Основным преимуществом проекта считается “плиточная” архитектура.При данной архитектуре конечный вариант процессора собирается из наноблоков с электрическими ..
2014-02-01 2546 0 Технология
0
Ученые США доказали: литий-ионные батареи можно значительно усовершенствовать
Журнал Angewandte Chemie опубликовал исследование, согласно которому ученые Университета Мэриленда, Лаборатории армии США и ряда колледжей создали уникальную литий-ионную батарею: она может работать даже после того, как ее разрезали или поместили в воду.Отмечается, что в результате экспериментов разработчики выяснили, ..
2017-11-23 8596 0 Технология
0