Нова батарея з розплавлених металів може запропонувати недороге, тривале зберігання

0

Підготував студент групи РПЗ-2, Бохна Віталій.


Акумулятор розроблений в Массачусетському технологічному інституті одного разу може зіграти велику роль в масовому використанні сонячної генерації. Для зберігання електроенергії, батарея великої місткості складається з розплавлених металів, які, природно, відокремлені один від одного шаром розплавленого електроліту солі. Тести з невеликими зразками, підтверджують ефективність рідких батарей. Вони позбавлені ефекту пам’яті або можливості механічних пошкоджень електродів. Вчені МТІ вже продемонстрували простий, недорогий процес виробництва їх батареї, і їх плани на майбутнє вимагають польових випробувань на реальних об’єктах.

Можливість зберігати великі обсяги електроенергії і використовувати її пізніше, коли це необхідно буде мати вирішальне значення, якщо поновлювана енергетика, така як сонячна та вітрова будуть розгорнуті в великих масштабах.

Батарея для енергосистеми повинна в стані надійно працювати протягом багатьох років. Вона може бути великий і стаціонарної, але, найголовніше, дешевою.

Класичний академічний підхідвинайти круту хімію, а потім намагатися скоротити витрати в стадії виробництва не буде працювати,” говорить Дональд Садовей, один із засновників дослідження. “В енергетичному секторі, доводиться конкурувати з вуглеводнями, а вони глибоко вкоренилися і в значній мірі субсидуються і живучі.”

У рідкої батареї, як і в звичайному акумуляторі є верхній і нижній електроди з електролітом між ними (див малюнок вище). Під час розрядки і підзарядки, позитивно заряджені іони металів переміщаються від одного електрода до іншого через електроліт, а електрони здійснюють той же шлях через зовнішній ланцюг. У більшості батарей, електроди, а іноді і електроліттверді. Але в цьому акумуляторі, все рідкі. Негативний електродверхній шар, рідкий метал низької щільності, який легко віддає електрони. Позитивний електроднижній шар, рідкий метал високої щільності, який добре приймає електрони. І електролітсередній шар, розплавлена сіль. Через відмінності в щільності і незмішуваності трьох матеріалів, вони, відповідно розташуються в трьох окремих шарах.

Цей новий підхід забезпечує ряд переваг. Оскільки компоненти рідкі, перенесення електричних зарядів і хімічних компонентів в межах кожного компонента і від одного до іншого відбуваються дуже швидко, дозволяючи батареї працювати з великими струмами. Коли акумулятор розряджається, верхній шар розплавленого металу стає тоншою, а нижній товщі. Коли він заряджається, йде зворотний процес. Вся система дуже гнучка і просто приймає форму ємності. У той час як тверді електроди схильні до розтріскування і іншим формам механічних пошкоджень.

Крім того, оскільки компоненти, самостійно відокремлюються, немає необхідності для мембран або сепараторів, які схильні до зносу. Рідка батарея повинна мати багато циклів зарядкирозрядки без втрати потужності і без технічного обслуговування. І самоподіл рідких компонентів може сприяти більш простому і дешевому виробництву в порівнянні зі звичайними батареями.
Для зниження вартості батареї вчені пропонують використовувати матеріали, які поширені на землі, недорогі і довговічні. Верхній електрод (анод) повинен бути низької щільності, а нижній електрод (катод) високої щільності. І все матеріали повинні бути рідким при прийнятних температурах.
У своєму першому прототипі дослідники вибрали магній для верхнього електрода, сурму для нижнього електрода, і суміш солей, що містить хлорид магнію для електроліту. Потім вони побудували прототип і вони працювали. Три рідкі компоненти самостійно розділилися, і батарея працювала, як вони передбачали.

Але є проблема. Щоб компоненти розплавилися, акумулятор довелося нагріти до 700 градусів за Цельсієм. При такій температурідовгий запуск батарей, відбирається частина потужності батареї для підтримки температури і збільшується швидкість корозії стінок камери. Тому вчені продовжили пошук матеріалів. Вони знайшли кілька комбінацій, що працюють при температурах 560 ° С, 550 ° С і 460 ° С.
В останній версії використовуються: для катодасплав свинецьвісмут, для анодаметалевий натрій, і електроліт з гідроксидугалогенида. Осередок працює при 270 ° С.



Share.

Comments:

Leave A Reply

'