В России показали новую конструкцию проточных батарей

Мембранно-электродный блок (МЭБ) — основной элемент проточной батареи. Его делают из нескольких слоев разных материалов. Важная часть МЭБ — пластины проточных полей, по которым электролиты поступают к электродам, где окисляются и восстанавливаются. От качества пластин зависят характеристики батареи, например мощность и КПД. Сейчас их делают из графита — это отнимает много времени. Российские ученые предложили новый подход.

Его описание опубликовали исследователи из РХТУ им. Д. И. Менделеева, ИПХФ РАН, МФТИ и Института физической химии и электрохимии РАН в журнале ChemPlusChem. По задумке, проточные поля будут формировать в нескольких тонких слоях углеродных материалов. В каждом из них вырезают нужный рисунок, а потом слои накладывают друг на друга, чтобы получилось требуемое поле. Этот способ занимает минуты и подразумевает использование более дешевых материалов. «А у исследователей получается даже больший простор для вариации и подбора проточных полей», — добавил Роман Пичугов, первый автор работы и сотрудник РХТУ им. Д. И. Менделеева.

Ученые испытали новую конструкцию на ванадиевых электролитах (растворы солей ванадия). Они перебирали разные типы проточных полей и варьировали скорость подачи электролита, и получили результаты, сравнимые с лучшими мировыми исследованиями. Авторы отметили, что мощности протестированных МЭБ оказались даже немного выше аналогов на графите.

Специалисты считают, что в будущем разработку можно будет использовать в производстве накопителей энергии для распределенных электросетей. Сейчас ученые вместе с компанией InEnergy разрабатывают и испытывают ванадиевую проточную батарею из десяти ячеек, построенных по новому методу, а также проектируют другие типы проточных батарей на их основе.

Проточные редокс-батареи — накопители, подходящие для долгосрочного хранения больших объемов энергии, которая хранится в виде химической энергии растворов-электролитов. Они состоят из двух емкостей, где содержатся электролиты и МЭБ: в него растворы подаются насосами и вступают в химические реакции, от чего батарея заряжается или разряжается. В отличие от многих других накопителей энергии, они допускают независимое изменение мощности и емкости. Кроме того, они почти не разряжаются в режиме долгого простоя, а их электролиты не деградируют даже после десятков тысяч циклов работы.

Батареи продолжают дорабатывать в лабораториях, при этом их используют в энергосетях некоторых стран — обычно в солнечных или ветряных электростанциях. Например, в этом году в Китае планируют запустить самый большой комплекс аккумуляторных батарей в мире с емкостью 800 МВт-ч (примерно столько энергии за год потребляет дом на 200 квартир).