Литий-ионный батареи и их многочисленные модификации нашли широкое применение в самой разной технике, включая гаджеты, медицинское оборудование и электромобили. Правда, сейчас они превратились в большой и тяжёлый якорь, тормозящий дальнейшее развитие технологий, поэтому над поиском альтернативных решений работает очень много специалистов. Одно из них предложили исследователи из Influit Energy.

Жизненная необходимость

Несмотря на всю пользу, которую приносят литий-ионные батареи, они весьма ограничены, а их эксплуатация связана с большими техническими проблемами. С одной стороны, аккумуляторы ощутимо греются во время заряда-разряда и требуют дополнительного охлаждения, особенно, если батарея состоит из многочисленных ячеек. С другой стороны, они не могут работать при низких температурах: аккумулятор очень быстро полностью теряет заряд, после чего приходит в негодность и не подлежит восстановлению. К тому же, повысить ёмкость невозможно без существенного увеличения веса, от чего страдают производители электромобилей и электрических велосипедов, ведь они не могут нарастить радиус действия. Вероятно, не менее важный (а в некоторых случаях первостепенный) недостаток – это большая цена, поскольку батареи включают в себя немалое количество редкоземельных элементов, с добычей которых сейчас наблюдаются проблемы.

Ведущие исследовательские компании пытаются найти выход из ситуации и изобрести аккумулятор, способный не только заменить литий-ионную батарею, но и превзойти её в эксплуатационных характеристиках. Это помогло бы сильно продвинуться в создании новых устройств и модернизации старых, например, увеличить дальность поездки на электромобиле, сделать его легче и дешевле. Вполне вероятно, что такое решение уже удалось найти. Конечно, оно ещё находится на стадии исследований и до практической реализации пока очень далеко, но сотрудники из Influit Energy уверены, что их разработка сможет изменить мир.

Проточная батарея

За то время, пока по всему миру продолжаются изыскания в этом направлении, было предложено много интересных вариантов батарей самых разных конструкций. Одна из самых интересных идей – это проточный аккумулятор, в котором энергия извлекается из жидкого электролита. Он состоит из двух веществ, которые пропускаются через реактор, разделённый обменной мембраной. В процессе возникает электрохимическая реакция и образуется электрический ток. Как показала практика, самым слабым местом подобной конструкции является ёмкость батареи. Она напрямую зависит от количества растворённого в жидкости активного вещества, но как только раствор насыщается, оно выпадает в осадок и уже не участвует в процессе. Поэтому жидкостную батарею можно использовать лишь там, где требуется небольшое количество энергии.

Исследователи из Influit Energy, щедро финансируемые государством и Министерством обороны США, нашли способ обойти это ограничение. Вместо того, чтобы растворять активное вещество, они его измельчили. Как заявили представители компании, наночастицы имеют микроскопический размер, а сама жидкость представляет собой их взвесь, а не раствор. Обычного броуновского движения вполне хватает, чтобы поддерживать их во взвешенном состоянии и не позволять выпадать в осадок.

Чтобы получить электрический ток, две жидкости пропускаются через реактор, разделённый сетью мембран. В результате вырабатывается электрический ток, а отработанный материал больше не годится к использованию. В чём-то такая схема напоминает водородные топливные ячейки, но в этом случае жидкость многоразовая. Получение электрического тока проходит в первой части батареи, здесь же находятся накопители для отработанного материала, в них он хранится до тех пор, пока батарею не соберутся зарядить. При этом обе жидкости перекачиваются во вторую часть батареи и вновь пропускаются через реактор, на этот раз для восстановления. После регенерации они отправляются в первый отсек, где вновь будут готовы к работе и выработке электрической энергии.

По прогнозам специалистов, такая конструкция будет обладать многочисленными преимуществами по сравнению с литий-ионными аккумуляторами. Прежде всего, проточную батарею совершенно необязательно заправлять, вполне достаточно заменить контейнер с активными жидкостями, на что уйдёт гораздо меньше времени. Возможность заряжать её как обычный аккумулятор, конечно же, останется, хоть от обычной розетки, хоть от мощной зарядной станции. Прогнозируемая плотность энергии будет на 23% больше, чем в литий-ионной батарее, а размер меньше, что позволит нарастить общую ёмкость, уменьшить размер и массу. К тому же, по словам исследователей, в их проточном аккумуляторе не используются редкоземельные элементы, все компоненты легко доступны, а потому очень дёшевы. Согласно проведённым тестам, проточная батарея не замерзает и нормально работает в широком диапазоне температур, а при смешивании жидкостей происходит лишь небольшой их нагрев. Разгерметизация тоже не вызывает проблем.

На текущий момент большая часть выданной информации строится на прогнозах и предположениях. Для её проверки требуются дополнительные исследования, которые помогут выяснить срок службы батареи, степень безопасности её эксплуатации и технические параметры.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!