Американские ученые разработали батарею с жидкими электродами

Дешёвые и долгоживущие материалы могут вывести на рынок аккумуляторные батареи, которые повысят конкурентоспособность энергии ветра и солнца. Исследователи из Массачусетского технологического института смогли улучшить конструкцию жидкометаллической батареи, что возможно, позволит возобновляемым источникам энергии конкурировать с традиционными электростанциями.

Дональд Садоуэй (Donald Sadoway) и его коллеги запустили компанию, цель которой производство жидкостных аккумуляторных батарей для электрических сетей. Особенность конструкции батарей в том, что слои расплавленных материалов в них не смешиваются, но разделяются естественным образом ввиду различной плотности.

Результатов, опубликованных на страницах журнала Nature, удалось достичь за счёт применения в батарее, разработанной ранее, иных материалов с более подходящими свойствами.

Профессор химии Садоуэй утверждает, что новая формула позволяет работать батарее при температуре на 200оС ниже, чем раньше. Более низкая рабочая температура упрощает конструкцию и продлевает срок службы аккумуляторов. Кроме того, новая формула значительно дешевле.

В батарее используется два слоя расплавленного металла, разделённые слоем расплава соли. Соль играет роль электролита, в котором движутся заряженные частицы. Поскольку все слои отличаются плотностью, они не смешиваются подобно тому, как масло не смешивается с водой.

В оригинальной батарее с рабочей температурой 700оС в качестве электродов использовался магний и сурьма. Замена одного электрода литием, а другого смесью свинца и сурьмы позволила снизить температуру до 450-500оС.

Тестирование продемонстрировало, что система сможет сохранять работоспособность после 10 лет ежедневных зарядно-разрядных циклов, сохранив около 85% первоначальной ёмкости. Такая долговечность – ключевое свойство, определяющее привлекательность технологии для предприятий энергетики.

В настоящее время, единственная широко используемая технология хранения избыточной энергии предполагает перекачивание воды в расположенные в горах резервуары, чтобы затем использовать силу падающего водяного потока для выработки электричества в часы пиковой нагрузки.

К закачке воды прибегают, например, для хранения энергии, полученной из нерегулярных, прерывистых возобновляемых источников, в частности от ветряных турбин и солнечных электростанций. Ввиду потерь подобные системы способны возвращать не более 70% энергии, затраченной на закачку воды вверх.

По словам профессора Садоуэй, его батарея уже сегодня способна демонстрировать такие же показатели, но по мере развития технологии эффективность системы будет возрастать.

Кроме того, для гидроаккумуляторов необходимы особые условия, требуется наличие объёмных ёмкостей для воды со значительным перепадом высот между ними. Жидкометаллические батареи значительно компактнее и могут быть развёрнуты практически в любом месте.