Аккумуляторы будущего

0

Литий-воздушные батареи становятся основной альтернативой литий-ионных аккумуляторов, которые, как ожидается, не смогут удовлетворить огромный спрос на энергию в ближайшие десятилетия.

Предполагается, что к 2050 г. электроэнергия будет составлять 50 процентов мировой энергетики. Сегодня этот показатель составляет 18 процентов. При этом установленная мощность для производства возобновляемой энергии, как ожидается, увеличится в 4 раза. Для этого потребуются более эффективные, дешевые и экологически чистые батареи, пишет eurekalert.org (перевод scientificrussia.ru).

Одной из альтернатив, изучаемых сегодня во многих частях мира, является литий-воздушная батарея, недавно представленная на конференции FAPESP Week в Лондоне. «Сегодня много говорят об электромобилях. Некоторые европейские страны также думают о запрете двигателей внутреннего сгорания. Кроме того, возобновляемым источникам, таким как солнечная энергия, нужны батареи для хранения того, что вырабатывается в течение дня под действием солнечной радиации», – сказал Рубенс Масиэль Филю, профессор Школы химического машиностроения Университета Кампинас (UNICAMP).

Литий-воздушная батарея, в настоящее время работающая пока только в лабораторных условиях, использует кислород окружающей среды в качестве реагента. Батарея накапливает дополнительную энергию в результате электрохимической реакции, которая приводит к образованию оксида лития. «Это устойчивый способ хранения электроэнергии. Он может поддерживать множество циклов разрядки/зарядки и имеет большой потенциал для использования в транспорте, как в легковом, так и в тяжелом. Он также может работать в сетях распределения электроэнергии», – отметил Масиэль Филю.

Однако переход от экспериментов в производство коммерчески жизнеспособных продуктов включает в себя понимание основ электрохимических реакций, которые происходят в процессе. «Это также требует разработки новых материалов, которые позволяют нам использовать желаемые реакции и сводить к минимуму нежелательные эффекты или избегать их», – сказал Масиэль. Далее он объяснил, что некоторые явления необходимо наблюдать в реальном времени: «Идея состоит в том, чтобы отслеживать реакции, которые происходят в динамических экспериментах, и различные химические вещества, которые образуются, даже если их существование временно. В противном случае некоторые этапы процесса теряются, и аккумулятор становится неэффективным с точки зрения времени работы и продолжительности зарядки».

Другой проект, представленный на конференции, был посвящен серно-воздушным батареям. Несмотря на то, что они не столь эффективны, они недороги и накапливают энергию на долгое время. «Они могут хранить энергию до 24 часов при очень низких затратах. Их основными ингредиентами являются сера и каустическая сода, и они чрезвычайно недороги. Именно поэтому мы вкладываем в них средства», – сказал Найджел Брэндон, профессор Имперского колледжа. Серно-воздушные батареи можно использовать дома или на предприятии. Брэндон считает, однако, что их наибольший потенциал в применении в зарядных станциях для электромобилей.

Масиэль также рассказал о проекте по разработке более эффективных фотоэлектрических элементов, которые могут быть использованы в будущем для преобразования солнечной энергии в электричество, а также для получения химических продуктов или даже водорода из гидролиза воды.
Жидкий водород является очень мощным топливом, но его производство влечет за собой высокие энергетические затраты. «Мы ищем новые бактериальные ферменты для окисления лигнина – ароматического полимера, который составляет более 25 процентов клеточных стенок растений и является частью остатка производства биотоплива. Цель заключается в разработке новых продуктов, таких как биотопливо, новые пластмассы и химические продукты для промышленности», – рассказал Тимоти Багг из Университета Уорика.

Поделиться.

Комментарии закрыты