Ученые из австралийского Университета Монаша сообщили о разработке ими инновационной Water flow батареи на водной основе с высокой плотностью тока, которая может быть использована в жилых помещениях. По мнению исследователей, “Проточная батарея” следующего поколения может помочь домашним хозяйствам накапливать солнечную энергию на крышах более безопасно, дешево и эффективно, чем когда-либо прежде.

Разработанная исследователями из Университета Монаша инновационная конструкция мембраны устраняет проблему скорости зарядки, что делает теперь такие аккумуляторы идеальными для домашних хозяйств и перспективным ключевым игроком на рынке перехода к «чистой энергетике».

“Мы использовали безопасную и доступную химию, чтобы улавливать солнечную энергию на крыше в режиме реального времени”, - сказала Ваньцяо Лян, один из авторов исследования, работающая на кафедре материаловедения и инженерии университета.

“Мы разработали мембрану, которая, наконец, делает органические проточные аккумуляторы конкурентоспособными для бытовых и среднемасштабных систем хранения. Это открывает двери для систем, которые не только дешевле, но и безопаснее, проще в масштабировании,” – уточняет она.

В настоящее время некоторые компании производят проточные аккумуляторы. Они используются уже несколько десятилетий, но традиционно использовались лишь в крупномасштабных системах хранения энергии из-за их больших размеров и низкой скорости зарядки. Последнее нововведение исследователей из Университета Монаша устранило проблему со скоростью зарядки, как указывается в пресс-релизе университета.

Ваньцяо Лян подчеркнула, что главное - улучшить ионную селективность, быстро пропуская полезные ионы и не допуская нежелательных. По словам исследователей, новая мембрана достигла этого баланса, обеспечивая быструю и стабильную работу даже при высокой плотности тока. Инновационная мембрана превзошла стандартную в отрасли мембрану Nafion как по скорости, так и по стабильности работы - она выдерживает 600 циклов работы на сильном токе практически без потери емкости, что является значительным шагом вперед для аккумуляторов такого типа.

Исследование, опубликованное в научном журнале Angewandte Chemie, показывает, что редокс-проточные аккумуляторы перспективны для крупномасштабной стабилизации электросети. Органические редокс-проточные аккумуляторы (ORFB) обладают потенциалом устойчивой и экономичной эксплуатации благодаря используемым материалам. Исследователи подчеркнули, что для их долговременной работы требуется тщательный контроль за перемещением ионов, при этом движение катионов является ключевым для высокой плотности тока, а анионное подавление необходимо для стабильности цикла.

“Мы представляем специально разработанную комбинацию гидрофильной мембраны со смешанной матрицей SPEEK-SX с сульфированным полидихлороксилолом (Sp-DCX) в качестве добавки и эфирным эфирокетоном (SPEEK) в качестве матрицы. По сравнению с Nafion-212, плотная ароматическая основа SPEEK эффективно предотвращает пересечение электролитов, а сульфонатные группы, расположенные в микропорах Sp-DCX, увеличивают подвижность Na+”, - говорится в публикации исследователей.

Исследователи также подчеркнули, что батарея не токсична, не воспламеняется и изготовлена из высококачественных материалов, при этом в солнечный день она успешно заряжается от солнечной энергии. В настоящее время исследователи печатают прототипы систем в формате 3D и тестируют их в реальных условиях.

“Если прототипы будут работать так, как мы ожидаем, это может появиться на рынке через несколько лет”, - сказала Лян.

Доктор Кара Доэрти, соавтор исследования из CSIRO, сказала, что аккумуляторы Water flow накапливают энергию в жидкостях, а не в твердых материалах, как в литий-ионных батареях, что делает их более дешевыми в производстве, безопасными в эксплуатации и простыми в масштабировании.

“Проточные аккумуляторы работают как два аквариума, соединенных мембранным барьером, который пропускает ионы, обеспечивая накопление и высвобождение энергии”, - сказала доктор Доэрти.