Институт Масдара и Массачусетский технологический институт работают над созданием накопителей энергии

Доктор Саиф Альмхейри, доцент кафедры машиностроения и материаловедения Института Масдара, совместно с Массачусетским технологическим институтом работает над технологией электрохимического хранения энергии, которая способна поддерживать как возобновляемые, так и традиционные источники энергии.

Придумывать способы хранения возобновляемой энергии, чтобы ее можно было накапливать, когда ее много, и распределять, когда она необходима, — одна из самых интересных инженерных задач. Сегодня на рынке существует несколько решений, но они, как правило, дороги и не могут быть использованы во всех условиях эксплуатации, требующих использования возобновляемой энергии. Но технология, с которой мы работаем, способна преодолеть эти препятствия, — пояснил доктор Альмейри.

Благодаря эффективной и реалистичной технологии хранения энергии ОАЭ смогут воспользоваться преимуществами богатой солнечной и ветровой энергии, обеспечив страну экологически чистой энергией, которая позволит ей вступить в следующее столетие.

Разработка такой новой системы хранения энергии может обеспечить ОАЭ ценным продуктом для мирового рынка хранения энергии, который, по прогнозам, достигнет 113,5 млрд долларов к 2017 году.

Доктор Альмейри считает, что прорывом в области электрохимического хранения энергии станут проточные редокс-батареи (ПРБ). RFB — это перезаряжаемая батарея, построенная на основе двух химических компонентов, растворенных в жидкостях, содержащихся в разных резервуарах системы, а потоки жидкостей разделены мембраной, что позволяет хранить электрическую энергию в химической энергии, а затем преобразовывать ее обратно в электрическую энергию, когда это необходимо.

В настоящее время доктор Альмхейри сотрудничает с учеными Массачусетского технологического института в разработке новой системы VRFB на неводной основе, обеспечивающей более высокую проводимость, лучшие пределы растворимости и стабильные электроды, которые потребует завтрашняя реальность.

Одним из самых многообещающих среди всех окислительно-восстановительных решений является решение на основе металла, известного как ванадий. Ванадий может существовать в растворе в нескольких различных состояниях окисления, поэтому он может фактически занять место обоих необходимых химических растворов в RFB — это означает, что ванадий может быть на каждой стороне ячейки. Использование одного и того же элемента позволяет избежать риска загрязнения мембраны, которое со временем может привести к повреждению батареи, — пояснил он.

Еще одно преимущество VRFB заключается в том, что его емкость ограничена только размером резервуаров для хранения электролита. Ванадий легко справляется с передачей и поглощением электронов, что очень важно для перезаряжаемой батареи, и поэтому является очень стабильным исходным элементом.

VRFB можно разряжать и перезаряжать 20 000 раз, сохраняя практически неизменную производительность батареи в течение десятилетий.

Однако эта технология еще не до конца оптимизирована. Использование раствора на водной основе для удержания электроактивного ванадия накладывает два ограничения. Для того чтобы вода не замерзала и не испарялась, диапазон рабочих температур для RFB должен быть ограничен 0-100oC. Во-вторых, напряжение разомкнутой цепи ограничено всего 1,2 В, чтобы электролиты водного раствора оставались электрохимически стабильными, что ограничивает плотность энергии РЧВ.

Чтобы помочь VRFB, мы ищем новые растворители для замены воды. Это позволит увеличить потенциал разомкнутой цепи до 1,2 В, что повысит плотность энергии РЧВ, — говорит доктор Альмхейри.

В дальнейшем доктор Альмхейри и его команда будут изучать различные вспомогательные электролиты и растворители и разрабатывать усовершенствованные электроды, проводящие электричество, с улучшенными электрохимическими реакциями и стабильностью.

Они намерены создать рабочую проточную батарею и проверить стабильность системы и ее способность к циклическому использованию — зарядке, разрядке и перезарядке.