Праточныя батарэі: калі ласка, наліце мне электроны!
Навукоўцы з інстытута Фраўнгофера ў Нямеччыне праводзяць сур'ёзныя дасведчана-канструктарскія працы ў вобласці электрычных батарэй, альтэрнатыўных класічным. З тэхналогіяй акісляльна-аднаўленчага патоку працэс захоўвання электрычнасці сапраўды радыкальна адрозніваецца.
Батарэі, якія зараджаюцца вадкасцю ў якасці паліва, заліваюць у аўтамабіль з бензінавым або дызельным рухавіком. Гэта можа гучаць утапічна, але для Йенса Ноака з інстытута Фраўнгофера ў нямецкім горадзе Пфінцталь гэта на самай справе штодзённасць. З 2007 года каманда распрацоўшчыкаў, у якой ён удзельнічае, поўным ходам распрацоўвае гэтую экзатычную форму батарэі, якая перазараджваецца. Насамрэч ідэя праточнай ці так званай праточнай батарэі акісляльна-аднаўленчага патэнцыялу нескладана, і першы патэнт у гэтай галіне датуецца 1949 годам. Кожная з двух прастор элементаў, падзеленых мембранай (аналагічна паліўным элементам), злучана з рэзервуарам, утрымоўвальным вызначаны электраліт. З-за схільнасці рэчываў да хімічнай рэакцыі сябар з сябрам пратоны пераходзяць ад аднаго электраліта да іншага праз мембрану, а электроны накіроўваюцца праз спажыўца току, падлучанага да дзвюх частак, у выніку чаго цячэ электрычны ток. Па сканчэнні вызначанага часу два бака зліваюцца і запаўняюцца свежым электралітам, а выкарыстаны "перапрацоўваецца" на зарадных станцыях.
Хоць усё гэта выглядае проста цудоўна, на жаль, ёсць яшчэ шмат перашкод для практычнага выкарыстання гэтага тыпу акумулятараў у аўтамабілях. Шчыльнасць энергіі акісляльна-аднаўленчай батарэі з ванадый-электралітам знаходзіцца ў дыяпазоне ўсяго 30 Вт · ч на кілаграм, што прыкладна адпавядае значэнню свінцова-кіслотнай батарэі. Для захавання той жа колькасці энергіі, што і сучасны літый-іённы акумулятар ёмістасцю 16 квт · ч, пры цяперашнім узроўні акісляльна-аднаўленчай тэхналогіі акумулятару запатрабуецца 500 літраў электраліта. Плюс уся перыферыя, вядома, аб'ём якой таксама немаленькі - клетка, неабходная для забеспячэння магутнасці ў адзін кілават, як скрыню для піва.
Такія параметры не падыходзяць для аўтамабіляў, улічваючы, што літый-іённы акумулятар запасіць у чатыры разы больш энергіі на кілаграм. Аднак Енс Ноак настроены аптымістычна, таму што распрацоўкі ў гэтай галіне толькі зараджаюцца і перспектывы шматабяцаючыя. У лабараторыі так званыя полісульфід-брамідныя батарэі ванадыя дасягаюць шчыльнасці энергіі 70 Втч на кілаграм, а іх памеры супастаўныя з памерамі нікель-металгідрыдных батарэй, якія выкарыстоўваюцца ў цяперашні час у Toyota Prius.
Гэта ўдвая памяншае патрабаваны аб'ём бакаў. Дзякуючы адносна простай і недарагой сістэме зарадкі (два помпы перапампоўваюць новы электраліт, два высмоктваюць скарыстаны), сістэму можна зарадзіць за дзесяць хвілін, каб забяспечыць запас ходу ў 100 км. Нават сістэмы хуткай зарадкі, такія як тая, што выкарыстоўваецца ў Tesla Roadster, працуюць у шэсць разоў даўжэй.
У гэтым выпадку нядзіўна, што многія аўтамабільныя кампаніі звярнуліся да даследаванняў інстытута, а зямля Бадэн-Вюртэмберг вылучыла 1,5, XNUMX мільёна еўра на распрацоўку. Тым не менш, для дасягнення фазы аўтамабільных тэхналогій яшчэ спатрэбіцца час. «Гэты тып батарэі можа выдатна працаваць са стацыянарнымі энергасістэмамі, і мы ўжо робім эксперыментальныя станцыі для Бундэсвера. Аднак у галіне электрамабіляў гэтая тэхналогія будзе прыдатная для ўкаранення прыкладна праз дзесяць гадоў», - сказаў Ноак.
Экзатычныя матэрыялы не патрэбныя для вытворчасці праточных акісляльна-аднаўленчых батарэй. Не патрабуюцца дарагія каталізатары, такія як плаціна, якая выкарыстоўваецца ў паліўных элементах, або палімеры, такія як літый-іённыя батарэі. Высокі кошт лабараторных сістэм, які дасягае 2000 еўра за кілават магутнасці, тлумачыцца выключна тым, што яны адзінкавыя і вырабляюцца ўручную.
Між тым спецыялісты інстытута плануюць пабудаваць уласную ветраэлектрастанцыю, дзе будзе адбывацца працэс зарадкі, гэта значыць утылізацыі электраліта. З акісляльна-аднаўленчым патокам гэты працэс больш эфектыўны, чым электроліз вады да вадароду і кіслароду і іх выкарыстанне ў паліўных элементах - імгненныя батарэі вылучаюць 75 працэнтаў электраэнергіі, якая выкарыстоўваецца для зарадкі.
Мы можам уявіць сабе зарадныя станцыі, якія разам з звычайнай зарадкай электрамабіляў будуць служыць буферамі супраць пікавай нагрузкі энергасістэмы. Сёння, напрыклад, многія ветраныя турбіны ў паўночнай Германіі павінны быць выключаны, нягледзячы на вецер, паколькі ў адваротным выпадку яны перагрузілі б сетку.
Што да бяспекі, то тут небяспекі няма. «Калі вы змешваеце два электраліты, узнікае хімічнае «кароткае замыканне», якое вылучае цяпло, і тэмпература падвышаецца да 80 градусаў, але больш нічога не адбываецца. Вядома, адны вадкасці небяспечныя, але бензін і дызельнае паліва таксама. Нягледзячы на патэнцыял праточных акісляльна-аднаўленчых батарэй, даследчыкі з Інстытута Фраўнгофера таксама старанна працуюць над развіццём літый-іённых тэхналогій.
тэкст: Аляксандэр Блох
Акісляльна-аднаўленчы паток батарэі
Батарэя з акісляльна-аднаўленчым струменем насамрэч уяўляе сабою нешта сярэдняе паміж звычайнай батарэяй і паліўным элементам. Электрычнасць цячэ з-за ўзаемадзеяння паміж двума электралітамі - адзін падлучаны да станоўчага полюса ячэйкі, а іншы - да адмоўнага. У гэтым выпадку адзін дае дадатна зараджаныя іёны (акісленне), а іншы іх атрымлівае (аднаўленне), адгэтуль і назоў прылады. Пры дасягненні вызначанага ўзроўня насычэння рэакцыя спыняецца і зарадка складаецца ў замене электралітаў свежымі. Рабочыя аднаўляюцца з дапамогай зваротнага працэсу.
