3D-печать и единые стандарты ускорят создание проточных аккумуляторов
Исследователи разработали доступную тестовую ячейку, созданную методом 3D-печати, которая призвана стандартизировать испытания проточных аккумуляторов. Эта перспективная технология хранения энергии из возобновляемых источников может стать более дешевой и безопасной альтернативой привычным литий-ионным решениям. Учёные подчеркивают: разброс данных при тестировании в разных лабораториях — главная преграда для внедрения технологии, поэтому миру необходимы единые протоколы измерений.
Почему литий — не панацея
Солнечная и ветровая энергетика сильно зависят от капризов погоды, что делает обязательным наличие систем для накопления больших объемов энергии. Сегодня этот рынок удерживают литий-ионные батареи, но у них есть серьезные недостатки: высокая стоимость сырья, зависимость от цепочек поставок кобальта и лития, а также пожароопасность органических электролитов.
Проточные аккумуляторы работают по иному принципу. В них энергия хранится в жидком электролите — специальном растворе, который находится в отдельных резервуарах и прокачивается через блок электрохимических ячеек для зарядки или разрядки. Ключевое преимущество такой архитектуры — независимость мощности от ёмкости. Чтобы увеличить запас энергии, достаточно нарастить объемы резервуаров, а для повышения мощности — добавить больше ячеек.
Поскольку проточные системы часто используют водные электролиты, риск возгорания практически исключен. Кроме того, отдельные установки демонстрируют впечатляющую долговечность, работая без сбоев более 20 лет.
Масштабные проекты и научный хаос
Технология уже переходит из лабораторий в реальный сектор. В Китае функционируют системы гигаватт-часового масштаба, способные питать тысячи домохозяйств. В Швейцарии возводится объект мощностью 2,1 ГВт·ч, который будет обеспечивать энергией дата-центр с искусственным интеллектом, становясь крупнейшим в своем роде.
Тем не менее, разработку новых электролитов тормозит проблема воспроизводимости результатов. Группа из Университета Королевы в Белфасте (Queen’s University Belfast) столкнулась с тем, что даже при использовании их 3D-печатных ячеек идентичные эксперименты выдавали разные показатели. Обсудив ситуацию с профессором MIT Фикиле Брушетт, исследователи инициировали глобальное изучение этой аномалии.
Ученые разослали свои тестовые ячейки в более чем 30 ведущих лабораторий мира. Результаты подтвердили опасения: производительность одного и того же оборудования значительно варьировалась в зависимости от места проведения тестов. Собранные данные позволили выявить причины расхождений и сформулировать единые рекомендации. Теперь стандартизированные протоколы помогут исследователям корректно сравнивать результаты и значительно ускорят путь к созданию безопасных систем хранения энергии.
