Исследователи Массачусетского Технологического Института предложили новую технологию создания хранилищ электричества в промышленных масштабах – расплавленные аккумуляторы. Ценность такой технологии для нужд альтернативной энергетики трудно переоценить – наиболее удобные источники возобновляемой энергии – солнце и ветер, – «работают» во-первых нерегулярно, во-вторых, не тогда, когда нужно.

Обычные батареи состоят из двух твердых металлических электродов, погруженных в электролит. Принципиальный недостаток такой схемы состоит в том, что токи, которые могут проходить через квадратный сантиметр поверхности электродов, не вызывая их сильного нагрева и расплавления, достаточно невелики. Инженерам пришло гениальное решение – электроды должны быть жидкими изначально.

В сосуд помещены три жидкости – жидкий магний, жидкая сурьма и электролит – сульфид натрия. В электролите также растворен антимонид магния MgSb. Из-за разной плотности эти жидкости естественным образом разделяются. Сурьма оседает на дно, магний всплывает на поверхность, электролит посередине. Дно и крышка сосуда являются электродами.

Когда батарея разряжается, расплавленные металлы медленно ионизуются и растворяются в электролите. Таким образом, полностью разряженная батарея состоит в основном из электролита и тонких слоев жидких металлов. Во время зарядки ионы магния восстанавливаются, а ионы сурьмы окисляются, то есть и те, и другие переходят из ионной в металлическую форму. Таким образом, полностью заряженная батарея имеет толстые слои жидких металлов и тонкий слой электролита.

Всё это было бы просто интересным химическим экспериментом, если бы не тот факт, что жидкая батарея представляет множество преимуществ по сравнению с обычными. Жидкие металлы и расплавы солей (используемые в качестве электролитов) могут поглощать очень большие электрические токи – по заявлению конструкторов, более чем в десять раз больше, чем у лучших современных батарей и выдерживать огромное количество циклов заряда-разряда. Конструкция батареи позволяет строить их быстро и дешево (команда исследователей использовала для прототипа магний и сурьму, но заявляют, что есть и гораздо более эффективные и дешевые материалы для промышленных образцов, но пока не говорят – какие именно).
Удельная емкость прототипа не особенно высока, но для стационарных промышленных установок масса практически не играет роли.

Проблема альтернативной энергетики, которую могут решить подобные аккумуляторы – это неравномерность работы возобновляемых источников во времени. Несколько часов сильного ветра могли бы обеспечивать электричеством целое здание на сутки – но запасти эту энергию пока что негде. С солнечными панелями всё еще интереснее – электричество вырабатывается только днем, а нужнее всего – ночью.

Даже для обычной электростанции такая технология была бы ценным подспорьем. Постоянные колебания энергопотребления –головная боль для энергетиков. Можно либо включать-выключать вспомогательные мощности, либо регулировать мощность основных , либо просто постоянно работать на пиковой мощности, мирясь с перерасходом в спокойные часы.
Все три варианта не лишены недостатков. Огромные механизмы, задействованные в промышленной генерации электричества нельзя просто включать или выключать при необходимости, да и регулировать интенсивность работы трудновато. У турбин, котлов и генераторов есть определенные режимы, в которых они работают наиболее эффективно. Повышение или понижение мощности резко снижает КПД, а возникающие при изменении скоростей вращения турбин усилия и напряжения – к повышенному износу механизмов, и в конечном счете – к снижению сроков службы и частым авариям. Ну а объяснять вред от выработки энергии в никуда объяснять не нужно.

Больше нет.

Метки: MIT Батареи Энергетика

Рубрики: Хранение энергии