Возобновляемые источники энергии, а именно ветер и солнечная энергия, быстро заменяют ископаемое топливо для производства электроэнергии. Поскольку различные возобновляемые ресурсы продолжают интегрироваться в электрическую сеть, присущая им прерывистость становится все более серьезной проблемой для удовлетворения потребителей. Хранение сезонных излишков на уровне сети может стать важным преимуществом возобновляемой электроэнергии.
Ученые из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) создали новую усовершенствованную батарею с расплавленной солью для замораживания и оттаивания, предназначенную для электросети, которая хранит энергию в течение нескольких месяцев без потери большой емкости.
Новая «замораживающая-оттаивающая батарея» состоит из алюминиевого анода и никелевого катода, погруженных в раствор расплавленного солевого электролита, который является твердым при комнатной температуре, но течет, как жидкость, при нагревании. Команда добавила серу — еще один распространенный недорогой элемент — в электролит, чтобы повысить энергоемкость батареи.
Аккумулятор сначала заряжают, нагревая его до 180 градусов по Цельсию, позволяя ионам проходить через жидкий электролит для выработки химической энергии. Затем батарея охлаждается до комнатной температуры, по существу, сохраняя энергию батареи. Электролит становится твердым, а ионы, переносящие энергию, остаются почти неподвижными. Когда энергия необходима, батарея снова нагревается.
«Это очень похоже на выращивание пищи в саду летом, закладывание излишков в контейнер в морозильную камеру, а затем размораживание для ужина зимой», — сказал автор Миньюань Ли.
Хотя прототип небольшой, размером с хоккейную шайбу, исследователи с оптимизмом смотрят на его потенциал для масштабирования. Теоретическая плотность энергии батареи составляет 260 ватт-часов на килограмм, что выше, чем у современных свинцово-кислотных и проточных батарей, а ее энергия хранится при стоимости материалов около 23 долларов за киловатт-час. Команда изучает возможность использования менее дорогого железа в надежде снизить стоимость материалов примерно до 6 долларов за киловатт-час, что примерно в 15 раз меньше, чем стоимость материалов для современных литий-ионных батарей. В ходе испытаний батарея замораживания-оттаивания PNNL сохранила 92% своей емкости в течение 12 недель.
Исследователи говорят, что разработка «замораживающей-оттаивающей батареи», которая замораживает свою энергию для последующего использования, — это шаг к батареям, которые можно использовать для сезонного хранения энергии. Кроме того, поскольку батарея может простаивать, сохраняя большую часть накопленной энергии, ее нужно будет заряжать и разряжать всего несколько раз в год.
