Тече батерии: ве молам, истурете електрони за мене!
Научниците од Институтот Фраунхофер во Германија вршат сериозни развојни работи во областа на електричните батерии, алтернативни на класичните. Со технологијата на редокс проток, процесот на складирање на електрична енергија е навистина радикално различен ...
Батериите, кои се полнат со течност како гориво, се истураат во автомобил со бензински или дизел мотор. Можеби звучи утописко, но за Јенс Ноакк од Институтот Фраунхофер во Пфинцалл, Германија, ова е всушност секојдневие. Од 2007 година, тимот за развој во кој тој е вклучен ја развива оваа егзотична форма на батерија на полнење во полн ек. Всушност, идејата за проточна или таканаречена проточна редокс батерија не е тешка, а првиот патент во оваа област датира од 1949 година. Секој од двата ќелија-простора, одделен со мембрана (слично на горивните ќелии), е поврзан со резервоар кој содржи специфичен електролит. Поради склоноста на супстанциите хемиски да реагираат едни со други, протоните се движат од еден до друг електролит преку мембраната, а електроните се насочуваат преку струен потрошувач поврзан со двата дела, како резултат на што тече електрична струја. По одредено време, два резервоари се исцедуваат и се полнат со свеж електролит, а користениот се „рециклира“ на станиците за полнење.
Иако сето ова изгледа одлично, за жал сè уште има многу пречки за практичната употреба на овој тип на батерија во автомобилите. Густината на енергијата на редокс батеријата со ванадиум електролит е во опсег од само 30 Wh по килограм, што е приближно исто како онаа на батеријата со оловна киселина. За складирање на истата количина на енергија како модерна литиум-јонска батерија од 16 kWh, на сегашното ниво на редокс технологија, батеријата ќе бара 500 литри електролит. Плус сите периферни уреди, се разбира, чиј волумен е исто така прилично голем - кафез неопходен за да се обезбеди моќност од еден киловат, како кутија за пиво.
Ваквите параметри не се погодни за автомобили, имајќи предвид дека литиум-јонската батерија складира четири пати повеќе енергија по килограм. Сепак, Јенс Ноак е оптимист, бидејќи случувањата во оваа област допрва почнуваат, а перспективите се ветувачки. Во лабораторија, таканаречените батерии од ванадиум полисулфид бромид постигнуваат енергетска густина од 70 Wh по килограм и се споредливи по големина со батериите од никел метал хидрид што моментално се користат во Toyota Prius.
Ова го намалува потребниот волумен на резервоари за половина. Благодарение на релативно едноставниот и ефтин систем за полнење (две пумпи пумпаат нов електролит, две цицаат користен електролит), системот може да се полни за десет минути за да обезбеди опсег од 100 км. Дури и системите за брзо полнење како тој што се користи во Tesla Roadster траат шест пати подолго.
Во овој случај, не е чудно што многу автомобилски компании се свртеа кон истражувањето на Институтот, а покраината Баден-Виртемберг одвои 1,5 милиони евра за развој. Сепак, сепак ќе биде потребно време за да се достигне фазата на автомобилска технологија. „Овој тип на батерија може многу добро да работи со стационарни енергетски системи, а ние веќе правиме експериментални станици за Бундесверот. Сепак, во областа на електричните возила, оваа технологија ќе биде погодна за имплементација за околу десет години“, рече Ноак.
Егзотични материјали не се потребни за производство на проток на редокс батерии. Не се потребни скапи катализатори, како што е платина што се користи во горивни ќелии или полимери, како што се батерии на литиум јон. Високата цена на лабораториските системи, достигнувајќи 2000 евра за киловат моќност, се должи единствено на фактот дека тие се еднократни и рачно изработени.
Во меѓувреме, специјалистите на институтот планираат да изградат сопствен парк на ветер, каде ќе се одвива процесот на полнење, односно отстранување на електролитот. Со редокс проток, овој процес е поефикасен од електролиза на водата во водород и кислород и нивна употреба во горивни ќелии - инстант батериите обезбедуваат 75 проценти од електричната енергија што се користи за полнење.
Можеме да замислиме станици за полнење кои, заедно со конвенционалното полнење на електрични возила, служат како тампон наспроти врвниот товар на електроенергетскиот систем. Денес, на пример, многу ветерни турбини во северна Германија мора да бидат исклучени и покрај ветерот, бидејќи во спротивно би ја преоптоварувале мрежата.
Што се однесува до безбедноста, нема опасност. „Кога мешате два електролити, се случува хемиски краток спој што дава топлина и температурата се зголемува до 80 степени, но ништо друго не се случува. Се разбира, само течностите не се безбедни, но исто така не се ни бензинот и дизелот. И покрај потенцијалот на проток на редокс батерии, истражувачите од Институтот Фраунхофер исто така се трудат да развијат технологија на литиум-јон ...
текст: Александар Блох
Редокс батерија со проток
Редокс-проточната батерија е всушност вкрстување помеѓу конвенционалната батерија и горивни ќелии. Електричната енергија тече поради интеракцијата помеѓу два електролити - едниот поврзан со позитивниот пол на ќелијата, а другиот со негативниот. Во овој случај, едниот дава позитивно наелектризирани јони (оксидација), а другиот ги прима (редукција), па оттука и името на уредот. Кога ќе се достигне одредено ниво на заситеност, реакцијата престанува и полнењето се состои во замена на електролитите со свежи. Работниците се обновуваат со обратен процес.
