Небезпечні та недовговічні акумулятори, які швидко зношуються, мають підвищену вибухонебезпечність і до того ж немало коштують, незабаром відійдуть у минуле. На зміну недосконалим літій-іонним батареям прийдуть водні цинк-йодні акумулятори, які не мають усіх вад, притаманних класичним накопичувачам енергії.
Це стало можливим завдяки винаходу австралійських інженерів, які створили накопичувач нового виду, пише internetua.
Дослідницька група з австралійського Університету Фліндерса представила перспективну технологію накопичення електроенергії. Йдеться про експериментальний цинк-йодний акумулятор із водним електролітом, в якому вдалося поєднати надзвичайно тривалий термін роботи, швидке відновлення заряду та високий рівень пожежної безпеки.
За даними, оприлюдненими в пресі, створений у лабораторії елемент пройшов понад 60 тисяч циклів повного заряджання та розряджання, практично не втративши початкової ємності. Ще один приголомшливий результат — невеликому акумулятору знадобилося приблизно три хвилини, щоб повністю зарядитися.
Важливу роль у безпеці нової системи відіграє склад електроліту.
Замість органічних розчинників, які застосовуються в традиційних літій-іонних батареях і можуть бути токсичними та легкозаймистими, дослідники використали водну основу. Це потенційно зменшує ризики займання та відкриває можливості для створення безпечніших великих систем зберігання енергії.
Як дослідникам вдалося підвищити стабільність акумулятораОднією з ключових проблем цинк-йодної технології раніше була нестійкість її хімічних компонентів. Під час багаторазового заряджання та розряджання частина йоду могла переміщуватися за межі активної області акумулятора. Через це поступово погіршувалися характеристики елемента, а його експлуатаційний ресурс швидко скорочувався.
Команда з Австралії запропонувала інший підхід. У конструкції використано спеціальну молекулярну структуру, яка фактично працює як своєрідна нанорозмірна "пастка" для йоду. Вона утримує активну речовину в необхідній зоні та водночас дозволяє потрібним електрохімічним процесам безперешкодно відбуватися під час роботи акумулятора.
Саме контроль за поведінкою йоду став одним із головних чинників,
що допомогли значно збільшити стабільність системи. Додатковою перевагою є сировинна база: цинк і йод потенційно доступніші та дешевші за низку матеріалів, які використовують у сучасних акумуляторах, зокрема літій і кобальт.
Для чого призначена технологія і коли вона стане масовоюПопри більш ніж переконливі результати лабораторних випробувань, очікувати появи таких акумуляторів у смартфонах або електромобілях найближчим часом не варто. На нинішньому етапі технологія насамперед розглядається як кандидат для стаціонарних систем накопичення електроенергії.
Особливо перспективним напрямком можуть стати сонячні та вітрові електростанції. Для таких об'єктів критично важливими є безпека, довговічність і можливість багаторазово накопичувати та віддавати значні обсяги електроенергії. Компактність акумулятора при цьому часто має другорядне значення.
Керівник дослідницького проєкту професор із чисто австралійським іменем Чжунфань Цзя зазначив, що водно-цинк-йодні акумулятори можуть стати одним із варіантів заміни літій-іонних систем у масштабних енергетичних сховищах.
За його словами, науковці вже працюють разом із представниками промисловості над платформою, яка дозволить перейти від лабораторних зразків до прототипів.
Наступним важливим випробуванням стане масштабування технології. Інженерам необхідно створити повнорозмірні акумуляторні системи та перевірити, чи збережуть вони заявлену довговічність, швидкість заряджання та стабільність після переходу від невеликих лабораторних елементів до промислового формату.
Якщо ці характеристики підтвердяться під час масштабних випробувань, водні цинк-йодні акумулятори можуть посісти помітне місце на ринку стаціонарного зберігання енергії — насамперед там, де важливі максимальна безпека та великий ресурс роботи.
Нагадаємо, європейський оборонний гігант відкрив в Україні лабораторію для випробування своєї зброї.
