Исследовательская группа из Института металловедения Китайской академии наук (CAS) добилась значительного прорыва в разработке «всежелезных» проточных батарей. Новая технология предлагает дешёвое и долговечное решение для масштабного хранения энергии.
Разработчикам удалось решить давние проблемы деградации материала и утечки (кроссовера) благодаря перепроектированию комплекса железа на молекулярном уровне. В основе инновации лежит огромная разница в стоимости сырья: литий в настоящее время более чем в 80 раз дороже железа. Это делает железные батареи жизнеспособной альтернативой, способной преодолеть ограничения поставок, которые сдерживают глобальный переход к зелёной энергии.
Фото: Interesting Engineering
Китайские учёные применили «синергетический дизайн» на молекулярном уровне, создав специализированный комплекс железа, который служит двухуровневой защитой. Как сообщает South China Morning Post, эта молекула использует свою жёсткую объёмную структуру для физической защиты ядра железа от химического воздействия, а сильный отрицательный заряд создаёт силовое поле, отталкивающее проникающие частицы. Вместе эти механизмы предотвращают деградацию активных материалов и их утечку через мембрану, обеспечивая долгосрочную стабильность.
Прототип батареи продемонстрировал впечатляющую долговечность: он сохранил стабильную структуру и полную обратимость в течение 6000 циклов – что эквивалентно более чем 16 годам ежедневной эксплуатации – с нулевой потерей ёмкости. На протяжении всего периода система оставалась свободной от вредных побочных продуктов и отложений, а эффективность предотвращения утечек достигла 99,4%. Даже при высоких нагрузках батарея сохранила 78,5% энергоэффективности.
Разработка имеет особое значение на фоне ускоряющейся международной гонки по созданию железных проточных батарей, которые всё чаще рассматриваются как наиболее жизнеспособный преемник литий-ионных технологий для крупномасштабного хранения энергии в энергосетях. В США такие компании, как ESS Tech Inc., уже внедряют железные проточные системы для технологических гигантов, включая Google. Однако некоторые существующие конструкции сталкиваются с проблемой «дендритов» – крошечных игольчатых кристаллов, способных вызвать короткое замыкание. Китайская команда полагает, что обошла эти препятствия, используя щелочную химию и новый молекулярный «щит».
Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Energy Materials.
Источник: Interesting Engineering
Оцените новость 0 0 0 0 0 0 0