По мере того как возобновляемые формы энергии, такие как ветер и солнечная энергия, продолжают набирать популярность,

возникнет потребность в творческих решениях, когда дело доходит до хранения энергии из источников, которые по своей природе являются прерывистыми. Одно из потенциальных решений известно как батарея с расплавленной солью, которая предлагает преимущества, которых нет у литиевых батарей, но также имеет свои недостатки, которые нужно сгладить. Ученые из Sandia National Laboratories придумали новую конструкцию, которая устраняет ряд этих недостатков, и продемонстрировали работающую батарею с расплавленной солью, которую можно построить гораздо дешевле, при этом сохраняя больше энергии, чем доступные в настоящее время версии.

Хранение огромного количества энергии дешевым и эффективным способом - вот основная задача, когда дело доходит до снабжения целых городов возобновляемой энергией, и, несмотря на ее многочисленные достоинства, именно здесь дорогая технология литиевых батарей не справляется. Батареи с расплавленными солями представляют собой более экономичное решение, в которых используются электроды, поддерживаемые в расплавленном состоянии с помощью высоких температур. Это то, над чем работают ученые Sandia.

«Мы работали над тем, чтобы снизить рабочую температуру расплавленных натриевых батарей до минимально возможного физического уровня», - говорит Лео Смолл, ведущий исследователь проекта. «Есть целая каскадная экономия затрат, которая сопровождается снижением температуры батареи. Вы можете использовать менее дорогие материалы. Батареям требуется меньше изоляции, а проводка, соединяющая все батареи, может быть намного тоньше».

В своей коммерческой форме эти батареи известны как натриево-серные батареи, и некоторые из них были разработаны по всему миру, но обычно работают при температуре от 520 до 660 ° F (от 270 до 350 ° C). Команда Sandia поставила свои цели намного ниже, хотя это потребовало переосмысления, поскольку химические вещества, работающие при высоких температурах, не подходят для более низких температур.

Конструкция ученых состоит из жидкого металлического натрия, который находится на противоположной стороне керамического разделительного материала по сравнению с новой жидкой смесью, состоящей из йодида натрия и хлорида галлия, которую ученые называют католитом. Когда батарея разряжает энергию, происходят химические реакции, в которых образуются ионы и электроны натрия, которые проходят через высокоселективный материал сепаратора и образуют расплавленную йодистую соль на другой стороне.

Ученые Sandia Labs работают над новой батареей расплавленной солиРэнди Монтойя / Национальные лаборатории Сандии

Эта натриево-серная батарея доказала свою способность работать при температуре всего 230 ° F (110 ° C) и доказала свою ценность в течение восьми месяцев испытаний в лаборатории, в ходе которых она заряжалась и разряжалась более 400 раз. Кроме того, он работает при напряжении 3,6 вольт, что, по словам ученых, примерно на 40 процентов выше, чем у имеющихся в продаже аккумуляторов на расплавленной соли. Это можно приравнять к версиям с меньшим количеством ячеек и, следовательно, с более высокой плотностью энергии.

«Мы были очень взволнованы тем, сколько энергии мы потенциально можем втиснуть в систему из-за нового католита, о котором мы сообщаем в этой статье», - говорит автор исследования Марта Гросс. «Батареи с расплавленным натрием существуют уже несколько десятилетий, и они находятся по всему миру, но никто никогда не говорит о них. Так что возможность снизить температуру и вернуться с некоторыми цифрами и сказать:« Это действительно, действительно жизнеспособная система довольно аккуратна ".

Ученые теперь обращают внимание на снижение стоимости батареи, которое может быть достигнуто за счет замены хлорида галлия, который примерно в 100 раз дороже поваренной соли. Они говорят, что до коммерциализации технологии еще 5-10 лет, но в их пользу работает безопасность батареи, которая не представляет опасности возгорания.

«Это первая демонстрация долгосрочной и стабильной работы низкотемпературной батареи с расплавленным натрием», - говорит автор исследования Эрик Сперке. «Волшебство того, что мы собрали вместе, заключается в том, что мы определили химию солей и электрохимию, которые позволяют нам эффективно работать при 230 ° F. Эта низкотемпературная конфигурация иодида натрия является своего рода переосмыслением того, что значит иметь батарея с расплавленным натрием ".

Исследование было опубликовано в журнале Cell Reports Physical Science .

Источник: Sandia Labs через EurekAlert.