"Магія" силікатних батарей може зробити зберігання енергії дешевим, безпечним та ефективним

Дослідники звернулися до дешевшої та безпечнішої альтернативи літій-іонним батареям. Це може відкрити недорогий і стійкий спосіб живлення мережі відновлюваною енергією.

Дослідники з Вустерського політехнічного інституту (WPI) в Массачусетсі, США, звернулися до силікатів, щоб підвищити продуктивність залізних батарей. Про це пише Interesting Engineering.

У той час як країни прагнуть скоротити викиди вуглецю до чистого нуля до 2050 року, а деякі навіть раніше, спостерігається сплеск установок відновлюваної енергії, особливо проєктів вітрової та сонячної енергії. Обидва ці види енергії є переривчастими — недоступними в певний час доби.

Проєкти покладаються на великі рішення зі зберігання енергії для задоволення потреб в енергії, коли рішення з відновлюваної енергії не виробляють електрику. Більшість із них використовують літій-іонні батареї, оскільки вони є найбільш енергоємним рішенням, яке людство створило досі. Проблема в тому, що для літієвих батарей також потрібні такі елементи, як нікель і кобальт, які мають обмежену доступність.

Масштабування цих технологій зберігання енергії потребуватиме великого видобутку цих ресурсів, включно з літієм, що є дорогим і нестійким процесом.

Дослідники шукали більш стійкий підхід до зберігання енергії, яку можна було б постачати в мережу. Interesting Engineering раніше повідомляв про кілька способів досягнення цього без літію. Деякі з цих підходів, такі як батареї на основі заліза, все ще перебувають на стадії розробки.

Залізо, дуже поширений матеріал, є стійким елементом для роботи і недорогим. Ідея використання заліза в батареях витала з часів Томаса Едісона, коли знаменитий винахідник використовував його разом із нікелем у лужних батареях.

Залізо досить легко піддається окислювально-відновним реакціям, які також є оборотними, що робить його ідеальним для процесів заряджання та розряджання. Однак перешкодою для його широкомасштабного застосування є його низька енергоефективність і ємність зберігання.

Під час заряджання залізних акумуляторів утворюється водневий газ. Під час розряджання акумулятор виробляє оксид заліза, який інертний.

Силікати — недорогі сполуки, що утворюються в результаті реакції кремнію і кисню. Вони широко використовуються для виробництва скла, цементу та ізоляції. При додаванні як компонента електроліту в залізні батареї силікати зупиняють вироблення водню. Матеріал досягає цього, вступаючи в сильну реакцію з електродами батареї і пригнічуючи процеси, які генерують водень. Тен впевнений, що цей підхід може значно підвищити енергоефективність залізо-нікелевих і залізо-повітряних батарей.