Российские химики создали новый вид аккумуляторов, вырабатывающих ток по принципу взаимодействия двух жидкостей. Представленные батареи имеют упрощённую конструкцию и гораздо ниже по стоимости в сравнении с существующими аналогами.
По словам одного из соавторов идеи Дмитрия Конева, научного сотрудника Института проблем химической физики Российской академии наук, интеграция подобных носителей энергии уже активно проходит в энергосистемы КНР и ФРГ, однако их доработка и улучшение эксплуатационных характеристик продолжается и в настоящее время.
Учёным из России удалось создать принципиально новый вид ячейки мембранно-электродных блоков у проточных АКБ. Такая конструкция значительно упростит последующие исследовательские работы и даст возможность многим научным группам принять участие в разработках прототипов подобных аккумуляторов.
Проточные АКБ — сравнительно новый метод хранения электроэнергии. Её получают путём химических реакций между двумя растворами веществ. Такие аккумуляторы обычно состоят из двух резервуаров, помп, электродов и специальной тонкой пластины, способствующей обмену зарядами из содержащихся в ёмкостях растворов, не смешивающихся при этом друг с другом.
Проточные батареи обладают интересной особенностью — даже при многочисленных циклах «разряда-заряда» содержание электролита и вступающих в реакцию веществ в них не снижается, что выгодно отличает их от Li-Ion (твёрдых) АКБ. Но отрицательным фактором в переходе к массовому использованию подобных энергоносителей является то, что производство не отличается простотой и дешевизной. Также проточные аккумуляторы очень медленно накапливают заряд.
Самой главной и технически сложной частью в проточной АКБ является мембранно-электродный блок, создание которого и упростили учёные из РХТУ, ИПХФ, РАН, МФТИ, а также Института физической химии и электрохимии РАН.
Мембранно-электродный блок — многослойная структура, выполненная из полупроницаемой мембраны, графитовых пластин и электродов из металла, пропускающих электролитические растворы с реагирующими химическими веществами. Главным элементом в таком «бутерброде» выступает пластинка проточных полей, проводящая электролит к электродам.
Обычно состав и геометрия всех частей мембранно-электродных блоков компонуется таким образом, чтобы создать максимально возможное взаимодействие электролитических растворов, что, соответственно, стимулирует максимальную отдачу энергии. Сейчас технология производства пластины проточных полей заключается в фрезеровке в твёрдых графитовых мембранах — очень долгий процесс. Российские же исследователи предложили альтернативный метод.
Как говорит Роман Пичугов, сотрудник РХТУ, проточные поля формируются с использованием определённого количества тонких слоёв материалов из углерода: в них лазером делаются необходимые контуры, затем происходит наложение слоёв друг на друга, в итоге получается требуемое поле и итоговая объёмная картина. По времени этот способ гораздо быстрей традиционного и в общей сложности занимает несколько минут, экономя средства и ресурсы.
Жизнеспособность проточных АКБ подтверждена практическими испытаниями. В своей научной работе российские специалисты применяли ванадиевые электролиты, использующиеся в китайских промышленных аналогах. Как показала практика, новые аккумуляторы находится на одном уровне по энергоэффективности с лучшими зарубежными образцами.
