- Регистрация
- 21 Дек 2016
- Сообщения
- 5,585
- Реакции
- 5,184
Стремительное развитие технологий использования возобновляемых источников энергии в последние годы вызвало потребность в системах хранения электроэнергии (СХЭ), которые могут накапливать электроэнергию, хранить ее и подавать по мере необходимости.
Известно, что возобновляемые источники энергии крайне нестабильны. Например, солнечные батареи могут вырабатывать энергию только в светлое время суток, а ветряные турбины работают только тогда, когда дует ветер.
Для хранения энергии используются литий-ионные батареи, но у них есть ряд недостатков. Помимо дороговизны, батареи способны воспламеняться и даже взрываться (вспомните печально известный Galaxy Note 7). Поэтому существует определенная потребность в более дешевых и безопасных батареях. Корейские ученые предложили такую альтернативу, усовершенствовав уже существующую технологию цинк-ионных батарей на водной основе.
Как работают водные аккумуляторы
Сотрудники Корейского института науки и технологий (KIST) разработали безопасную цинк-ионную перезаряжаемую батарею на водной основе в качестве альтернативы литий-ионным батареям. Одним из главных преимуществ новой технологии является ее дешевизна: стоимость сырья для производства цинк-ионной батареи на водной основе гораздо ниже, чем для литий-ионной.
Сама технология не является новой. Она заключается в том, что в результате коррозии металлического анода и последующего разложения воды образуется газообразный водород. В результате давление внутри батареи повышается, а электролит истощается. В результате батарея подвергается высокому риску взрыва.
Ранее для решения этой проблемы исследователи использовали поверхностный защитный слой, чтобы уменьшить площадь контакта между металлическим анодом и электролитом. Однако в большинстве случаев коррозия металлических анодов, а значит, и разложение воды в электролите, все равно неизбежны. Поэтому при длительной эксплуатации батареи сохранялся повышенный риск постоянного выделения и взрыва газообразного водорода.
Чтобы решить эту проблему, ученые разработали композитный катализатор, сочетающий в себе диоксид марганца и палладий. Этот катализатор может автоматически преобразовывать выделяющийся в батарее водородный газ в воду. В результате удалось не только повысить эффективность работы батареи, но и безопасность.
Как показано в этом исследовании, диоксид марганца не реагирует с газообразным водородом в обычных условиях. Однако при наличии в воде небольшого количества палладия диоксид марганца вступает в реакцию с водородом, превращая его обратно в воду. Во время испытаний в батарее поддерживалось безопасное низкое давление, и истощения электролита не наблюдалось.
