Прорив. Американські інженери розробили електроліт для ефективного зберігання зеленої енергії

Нещодавно команда вчених з Columbia Engineering розробила новий електроліт, здатний підвищити ефективність зберігання енергії, одержуваної з поновлюваних джерел, таких як вітер і сонце.

Однією з основних проблем поновлюваних джерел енергії є їхня нестабільність: енергія не завжди доступна тоді, коли вона необхідна. Для вирішення цього завдання потрібні ефективні способи зберігання енергії, які дадуть змогу використовувати її в періоди відсутності вітру або сонячного світла.

Дослідження, опубліковане в Nature Communications, описує новий підхід до розроблення батарей K-Na/S, які використовують доступні та недорогі матеріали — калій (K), натрій (Na) і сірку (S). Ці елементи дають змогу створити дешевші та ефективніші рішення для тривалого зберігання енергії. Провідний автор дослідження Юань Ян, доцент кафедри матеріалознавства та інженерії, зазначає, що подовження терміну служби батарей і спрощення їхнього виробництва допоможе зміцнити енергосистеми і знизити залежність від викопних видів палива.

Основний виклик, пов’язаний з батареями K-Na/S, полягає в низькій ємності через утворення твердих сполук K₂S₂ і K₂S, які перешкоджають процесу дифузії. Також для роботи цих батарей потрібна висока температура (понад 250°C), що робить їхню експлуатацію більш витратною. Попередні дослідження намагалися розв’язати ці проблеми, але досі залишався пошук більш ефективного рішення.

Група Янга запропонувала новий електроліт на основі ацетаміду і ε-капролактаму, який здатний розчиняти тверді сполуки і підвищувати щільність енергії батарей K/S. Цей електроліт також дає змогу працювати при нижчій температурі - близько 75 °C, що значно знижує експлуатаційні витрати і збільшує ємність зберігання.

Чженхао Ян, співавтор дослідження, зазначає, що завдяки новому підходу вдалося досягти майже максимальної розрядної ємності та продовжити термін служби батарей. Команда сподівається масштабувати цю технологію для використання у великих системах зберігання енергії, що забезпечить надійне електропостачання від поновлюваних джерел навіть в умовах слабкого вітру або сонця. Зараз вчені працюють над подальшою оптимізацією складу електроліту для підвищення ефективності цих батарей.