Вчені розробили безпечнішу альтернативу літій-іонним батареям

Інноваційна технологія дозволяє безпечно перетворювати водень у воду, підвищуючи безпеку акумуляторів. Цей прогрес прокладає шлях для комерціалізації більш доступних і безпечних водних акумуляторних батарей.

Цього літа на Землі спостерігаються екстремальні погодні умови, зокрема сильна спека та інтенсивні дощі. Терміновість впровадження відновлюваних джерел енергії та вдосконалення відповідної інфраструктури зараз є більш важливою, ніж будь-коли, як стратегія збереження нашої планети в ці складні часи. Однак цей підхід стикається зі значними труднощами через непередбачуваний характер виробництва електроенергії з відновлюваних джерел, яке залежить від невизначених змінних, таких як нестабільні погодні умови.

З цієї причини попит на системи зберігання енергії (ESS), які можуть накопичувати та постачати електроенергію за потреби, постійно зростає, але літій-іонні батареї (LIB), які зараз використовуються в ESS, не тільки дуже дорогі, але й схильні до потенційної пожежі. , тому існує нагальна потреба в розробці дешевших і безпечніших альтернатив.

Удосконалення водних акумуляторних батарей

Дослідницька група під керівництвом доктора О, Сі Хьонга з Дослідницького центру накопичення енергії Корейського  інституту науки і технологій (KIST)  розробила надзвичайно безпечну водяну акумуляторну батарею, яка може запропонувати своєчасну заміну, яка відповідає потребам вартості та безпеки.

Незважаючи на нижчу щільність енергії, яку можна досягти, водні акумуляторні батареї мають значну економічну перевагу, оскільки вартість сировини набагато нижча, ніж LIB. Однак застарілий водень, який утворюється в результаті паразитного розкладання води, спричиняє поступове підвищення внутрішнього тиску та остаточне виснаження електроліту, що створює значну загрозу безпеці батареї, ускладнюючи комерціалізацію.

Подолання проблем безпеки в акумуляторних технологіях

До цього часу дослідники часто намагалися уникнути цієї проблеми, встановлюючи поверхневий захисний шар, який мінімізує площу контакту між металевим анодом і електролітом. Однак корозія металевого анода і супутнє розкладання води в електроліті в більшості випадків неминучі, а безперервне накопичення газоподібного водню може викликати потенційну детонацію при тривалій експлуатації.

Щоб впоратися з цією критичною проблемою, дослідницька група розробила композитний каталізатор, що складається з діоксиду марганцю та паладію, який здатний автоматично перетворювати газоподібний водень, що утворюється всередині клітини, у воду, забезпечуючи продуктивність і безпеку клітини.

За звичайних умов діоксид марганцю не реагує з газоподібним воднем, але коли додається невелика кількість паладію, водень легко поглинається каталізаторами, регенеруючи у воду. У прототипі комірки, завантаженого нещодавно розробленими каталізаторами, внутрішній тиск комірки підтримувався значно нижче безпечної межі, і не спостерігалося виснаження електроліту.

Наслідки для майбутнього зберігання енергії

Результати цього дослідження ефективно вирішують одне з найбільш занепокоєних питань безпеки водяних батарей, роблячи великий крок до комерційного застосування ESS у майбутньому. Заміна LIB на дешевші та безпечніші водяні батареї може навіть спровокувати швидке зростання світового ринку ESS.

«Ця технологія стосується індивідуальної стратегії безпеки для водяних акумуляторних батарей, заснованої на вбудованому механізмі активної безпеки, за допомогою якого автоматично контролюються фактори ризику», — сказав д-р О, Сі Хенг з KIST . «Більше того, його можна застосовувати на різних промислових об’єктах, де витік водню є однією з головних проблем безпеки (наприклад, водневі газозаправні станції, атомні електростанції тощо), щоб захистити громадську безпеку».