Версия для слабовидящих
Батареи из жидкого металла улучшат возобновляемые источники энергии Печать Email
Новости об инновациях
24.09.2014

Инженеры из США разработали батарею, изготовленную из трёх расплавленных металлов, которая в будущем, возможно, поможет улучшить электропитание от возобновляемых источников энергии. Предыдущие конструкции батарей были слишком дорогостоящими, чтобы сохранять энергию в масштабах национальной электрической сети.

Новая жидкометаллическая батарея имеет отрицательный электрод, выполненный из свинца, дешёвого и легко плавящегося материала, с примесью сурьмы.

Аккумулятор обладает повышенной производительностью и одновременно относительно низкой стоимостью. Помимо всего прочего для расплавления металла требуются меньшие температуры.

Общая концепция такой батареи достаточно проста: внутри помещается три слоя очень горячей жидкости. Два жидких электродных слоя металлов разделены слоем жидкого электролита – расплавленной поваренной соли, которая при данных температурах становится жидкой. Металлы и электролит в новом аккумуляторе имеют разные плотности, что не даёт им перемешаться (словно масло в воде, они сами собой делятся на слои). На поверхности помещается слой лития, который плавится при температуре в 180 градусов.

o_1008597.jpg Рис. 1.

Когда батарея разряжена, литий устремляется в нижний слой, но, если в камеру подаётся электричество, литий снова перемещается на поверхность.

«Именно это путешествие из верхнего слоя и исчезновение в нижнем служит для выработки электроэнергии, – комментирует профессор Дональд Садоуэй (Donald Sadoway), ведущий автор исследования. – Затем верхний слой восстанавливается, потребляя электроэнергию, что даёт батарее способность перезаряжаться».

Ранее учёные в жидкой батарее в качестве вещества для верхнего электрода использовали жидкий магний, для нижнего сурьму, а в качестве слоя электролита – солевой раствор. Однако такое устройство могло функционировать лишь при температуре около 700 градусов Цельсия. Новая же батарея работает при температуре в 327 градусов (при содержании сурьмы в 75%), что особенно важно, так как высокие температуры приводят к коррозии корпуса батареи. Впрочем, согласно пресс-релизу, средние рабочие температуры составляют 400–500 градусов Цельсия.

«Мы старались уменьшить рабочую температуру, – рассказывает Садоуэй. – Мы думали, что придётся пойти на компромисс, например, мощность будет меньше и уменьшится напряжение. Но в итоге понижения напряжения не наблюдалось даже при наличии 82% свинца в смеси. Это удивительно».

o_1008598.jpg Рис. 2.

Позже исследователи выяснили, что причина такого приятного сюрприза в том, что литий, находясь в нижнем слое, опускаясь, реагирует только с атомами сурьмы. Таким образом расплавленный свинец не мешает процессу зарядки, но делает всю установку гораздо «прохладнее» и дешевле (свинец стоит меньше сурьмы).

По мнению команды разработчиков, коммерческие выгоды от такого изобретения очевидны, ведь на сегодняшний день цена является главным камнем преткновения для вывода на рынок разнообразных аккумуляторных систем.

Отдельно изобретатели отметили долговечность изделия. Прототип пережил 450 полных циклов заряда. Литиевый слой полностью исчезал и восстанавливался каждый раз, при этом батарея потеряла лишь 15% своей мощности. Жидкие электроды новых аккумуляторов не будут разрушаться в результате большого числа циклов зарядки и разрядки: даже после десяти лет ежедневной зарядки и разрядки батарея, по оценкам специалистов, должна сохранить около 85% от своей первоначальной эффективности.

Первые тестовые испытания новых аккумуляторов с жидкими электродами пройдут на полуострове Кейп-Код в штате Массачусетс, а также на Гавайях до конца 2014 года.

Подробности исследования были опубликованы в научной статье журнала Nature.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/articles/2014/batarei-iz-zhidkogo-metalla-uluchshat-vozobnovlyaemye-istochniki-energii

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта