Специалисты Института металлов Академии наук Китая усовершенствовали технологию полностью железных проточных батарей. В основе разработки лежит новый состав электролита. Аккумулятор предназначен для стационарного хранения больших объёмов энергии, например в сетях с возобновляемыми источниками.
Изображение:https://interestingengineering.com/
Ключевая проблема железных проточных систем — деградация материалов и переток активных веществ через мембрану. Китайские учёные решили её на молекулярном уровне. Они сконструировали комплекс железа с громоздкой жёсткой архитектурой. Такая структура физически защищает центральный атом железа от химических атак. Дополнительно мощный отрицательный заряд отталкивает просачивающиеся частицы.
В проточных батареях электролит циркулирует через резервуары и электрохимическую ячейку. Дешёвое сырьё и водная основа делают их привлекательными для сетевых накопителей. Но низкая стабильность долго мешала коммерческому успеху.
Прототип новой батареи проработал 6000 циклов зарядки-разрядки. Это эквивалентно примерно 16 годам ежедневной эксплуатации без потери полезной ёмкости. В системе не образовывалось вредных побочных продуктов и осадка. Эффективность удержания активных веществ достигла 99,4 процента. При высокой выходной мощности энергоэффективность сохранялась на уровне 78,5%.
Китайский прорыв важен на фоне мирового перехода к «зелёной» энергетике. Стоимость лития на мировых рынках более чем в 80 раз превышает цену железа. Замена одного металла другим может сделать рентабельным долгосрочное хранение энергии от солнечных и ветряных станций. Именно отсутствие дешёвых и надёжных накопителей тормозит отказ от ископаемого топлива.
В США компания ESS Tech уже поставляет железные проточные системы для крупных корпораций, включая Google. Однако некоторые конструкции сталкиваются с образованием дендритов — микроскопических кристаллов, способных закоротить батарею. Китайские учёные утверждают, что обошли эту проблему за счёт щелочной электрохимии и молекулярного барьера.
Разработка китайских материаловедов выглядит убедительно с технической и экономической стороны. 6000 циклов без деградации — это серьёзная заявка на коммерческий успех. Если технологию удастся масштабировать без потери характеристик, железные батареи действительно могут вытеснить литий в сегменте сетевых накопителей. Однако стоит дождаться независимых испытаний и данных о долгосрочной надёжности в реальных условиях. Пока же это ещё один пример того, как Китай целенаправленно закрывает критически важные технологические ниши, где Запад полагается на дорогие материалы.
