Российские ученые предложили новую конструкцию проточных батарей

Ученые из РХТУ им. Д.И. Менделеева, МФТИ и двух химико-физических институтов РАН (ИПХФ РАН и ИНЭПХФ им. В.Л. Тальрозе РАН) предложили новую конструкцию проточных батарей. Разработка позволит упростить процедуру проведения испытаний и в перспективе может использоваться в реальных накопителях энергии для распределенных электросетей. Статья опубликована в журнале ChemPlusChem, — сообщает пресс-служба РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Проточные редокс-батареи — это накопители электричества, которые способны к долгосрочному хранению больших объёмов энергии. Они состоят из двух ёмкостей и мембранно-электродного блока (МЭБ). Ёмкости служат для хранения электролитов, а в МЭБ насосами подаются растворы, которые вступают в электрохимические реакции и обеспечивают зарядку и разрядку аккумулятора. Такие батареи почти не разряжаются в режиме долгого простоя, а их электролиты не деградируют даже после десятков тысяч циклов работы. Благодаря этим свойствам проточные редокс-батареи могли бы аккумулировать избытки электричества, которые производятся солнечными батареями в светлое время суток, чтобы отдавать их ночью или в пасмурную погоду.

Мембранно-электродный блок проточной батареи, разработанной российскими учёными, выглядит как сэндвич из листов разных материалов, разделенный на две симметричных части, в каждую поступает свой электролит. Когда батарея подключена к внешней сети, то один электролит окисляется, другой восстанавливается — батарея заряжается. Можно настроить и противоположные процессы, благодаря чему батарея станет разряжаться. От того насколько хорошо организованы проточные поля зависят характеристики батареи — ее мощность, КПД и другие.

“Мы формируем проточные поля с помощью нескольких тонких слоев углеродных материалов: в них лазером вырезаются нужные рисунки, а потом эти слои накладываются друг на друга, чтобы получилась требуемое поле, общую объемную картину”, — рассказывает Роман Пичугов первый автор работы, сотрудник РХТУ им. Д.И. Менделеева. “Так процедура создания проточного поля занимает считанные минуты, что гораздо меньше, чем классическое фрезерование графита. Плюс используются более дешевые материалы, а в результате у исследователей получается даже больший простор для вариации и подбора проточных полей”.

В качестве электролитов российские учёные используют растворы солей ванадия. Учёные перебирали различные типы проточных полей, варьировали скорость подачи электролита, в результате чего было выявлено: мощности протестированных МЭБ превосходили мощности аналогичных ячеек на графите. Следовательно, МЭБ новой конструкции подходят для упрощения лабораторных испытаний и в перспективе может использоваться в реальных накопителях энергии для распределенных электросетей.