В Сколтехе упростили создание и обслуживание ванадиевых батарей
Ученые из Сколтеха представили модель, которая упрощает конструирование и эксплуатацию ванадиевых проточных аккумуляторов — промышленных накопителей энергии, которые обещают сыграть важную роль в энергетической трансформации и уже активно используются для сглаживания пиковой нагрузки на энергосеть в Китае, Германии и США. Без этой или подобной технологии невозможен массовый переход на электротранспорт и возобновляемые источники энергии. Кроме того, она сделает атомные электростанции эффективнее и безопаснее и обеспечит резерв мощности для объектов критически важной инфраструктуры.
Исследование опубликовано в Journal of Power Sources. «Проточные аккумуляторы — один из видов химических накопителей энергии. Как и в литий-ионных батареях, основные составляющие — это два электрода и электролит, то есть среда, обеспечивающая перенос ионов. Но химическая реакция, которая дает энергию, происходит не на электродах, а в жидком электролите», — рассказал первый автор исследования, старший научный сотрудник Центра энергетических технологий Сколтеха Михаил Пугач.
«В практическом смысле отличие в том, что проточные накопители гораздо более тяжелые и громоздкие, чем привычные аккумуляторы, поэтому для портативных устройств они не подходят. Зато выигрывают в емкости, долговечности и эксплуатационной гибкости — все это ценно для накопления в масштабе энергосети. Кроме того, ванадиевые накопители быстро перезаряжаются, не пожароопасны и не зависят от импортного сырья. А сам ванадий еще и легко перерабатывается», — добавил ученый.
Ванадиевые проточные накопители — наиболее развитая и широко внедренная в отрасли технология для запасания энергии в масштабе сети. Энергетические компании используют ее для сглаживания пиков спроса на электричество, которые возникают, например, когда в жаркую погоду потребители массово включают кондиционеры. Еще бо́льшая перегрузка сети может возникнуть при широком распространении электромобилей, если водители будут примерно в одно время вечером ставить их на зарядку после возвращения домой с работы.
Что касается колебаний на стороне генерации, увеличение доли возобновляемых источников энергии будет вызывать подъемы и спады мощности в зависимости от погодных и других условий — с ними тоже помогут справиться встроенные в сеть промышленные накопители. Наконец, эта технология хорошо подходит в качестве резервного источника питания для объектов, работа которых не может прерываться: АЭС, дата-центров и так далее.
«В отличие от литий-ионных аккумуляторов ванадиевые накопители могут сохранять почти неизменную емкость даже по прошествии большого количества циклов эксплуатации — при условии правильного дизайна и обслуживания. В этом смысле польза от нашей модели двойная: во-первых, она помогает изготовителю подобрать оптимальные материалы, которые повысят надежность аккумулятора и замедлят деградацию емкости. Во-вторых, модель подскажет компании, которая обслуживает накопитель, когда и как это сделать — речь идет об исправлении баланса состава электролита, который со временем нарушается», — пояснил соавтор исследования, научный сотрудник Центра энергетических технологий Сколтеха Сергей Парсегов.
Таким образом, предложенная модель поможет реализовать на практике одно из преимуществ ванадиевых проточных аккумуляторов перед другими технологиями накопления энергии. По словам исследователей, сильная сторона их подхода в том, что он не требует большого количества информации о мембране того или иного накопителя. Обычно при моделировании требуется указывать конкретную технологию, габариты и материалы, используемые в системе. Представленное учеными из Сколтеха и их соавторами решение постепенно адаптируется к накопителю в ходе эксплуатации и со временем выходит на высокий уровень точности.
В основе модели лежит очень подробное описание физических процессов в устройстве. Именно оно позволяет достичь высокой точности предсказаний на основании сравнительно небольшого набора входных данных. «Физическая модель основана на модели, которую мы с коллегами опубликовали ранее по результатам моего диссертационного исследования в Сколтехе, — поделился Пугач. — В прежней модели нужна была детальная информация о свойствах мембраны, а новой этого не нужно, потому что мы встроили дополнительные коэффициенты, которые позволяют подстраивать модель под текущее состояние мембраны».
Модель принимает ряд базовых параметров и при помощи специального алгоритма приводит параметры в соответствие с результатами измерений, полученных в ходе короткого эксперимента. Ранее в Сколтехе предложили выравнивать нагрузку на энергосеть за счет выращивания салата при искусственном освещении в часы наиболее дешевого тарифа для промышленного потребителя электроэнергии. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Больше половины студентов регулярно читают учебные тексты под музыку, хотя многие научные работы утверждают, что это вредит пониманию текста. Исследователи из Университета Эдит Коуэн выяснили, что эта привычка определяется не когнитивными способностями вроде силы внимания, а тем, насколько важную роль музыка играет в жизни конкретного человека.
В 2020-х годах шакалы достигли Архангельской области, а еще раньше колонизировали другие регионы Северной Европы. Авторы новой работы проанализировали перспективы и пришли к выводу о неизбежности многократного расширения их европейского ареала в этом веке. Причем ключевую роль в этом играет человек и его действия.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно