Ученые из Австрии разработали эффективные кислородно-ионные аккумуляторы
Сложности с добычей лития, кобальта, никеля вынуждают человечество искать альтернативы популярным литий-ионным батареям. Ученые Венского технического университета создали революционный кислородно-ионный аккумулятор (OIB), исключительной долговечный, пожаробезопасный и, что особенно важно, состоящий из распространенных в природе элементов.
Новые аккумуляторные элементы создаются с применением электродов из керамики на основе природного минерала перовскита. Они позиционируются в качестве крупных хранителей электроэнергии из возобновляемых источников. Например, для накопления энергии от солнечных панелей, ветрогенераторов.
Принцип работы
Кислородно-ионные аккумуляторы работают путем переноса ионов кислорода и электронов между двумя электродами. Первый электрод легче принимает ионы кислорода, а другой легче отдает. При подаче напряжения ионы мигрируют с «хорошо поглощающего» электрода на «менее поглощающий» электрод – аккумулятор заряжается. При подключении внешней нагрузки ионы кислорода возвращаются обратно – происходит разрядка.
Преимущества и недостатки новой аккумуляторной технологии
Новая технология дает следующие преимущества над литий-ионными аккумуляторами:
Низкая цена материалов, а также их экологичность.
Доступность материалов. Хотя в прототипе использовался редкоземельный элемент лантан (La), его можно заменить более доступным аналогом.
Пожаробезопасность, поскольку керамика не горит.
Потенциально высокая долговечность. Литий-ионные аккумуляторы со временем теряют способность к эффективному заряду и разряду. В кислородно-ионных аккумуляторных элементах можно восполнять кислород, утраченный из-за побочных реакций. В итоге можно добиться ресурса в сотню тысяч циклов. Пока же у прототипа ресурс скромный – около 1000 циклов.
Конечно, у OIB аккумуляторов имеются недостатки:
Низкая плотность энергии – примерно в три раза меньше, чем в среднем у Li-ion аккумуляторов.
Высокие рабочие температуры: 200–400°C. Это слишком горячая среда для многих потребителей.
Такие недостатки не позволяют применять кислородно-ионные батареи в портативной электронике, электромобилях или электропогрузчиках. Однако, новая технология может помочь в хранении больших объемов электроэнергии. Например, в общественных или производственных зданиях с модульными системами хранения энергии.
Ученые продолжают работу над новой технологией. Первым делом они хотят заменить лантан на более доступные элементы. Пока прогнозировать время появления кислородно-ионных батарей на коммерческом рынке сложно. Предполагается, что до их масштабного применения пройдет не менее 10 лет. Сейчас планируются более глубокие исследования, чтобы продвигать новую аккумуляторную технологию в массы.
Материалы сайта не подлежат использованию кем-либо, в какой бы-то ни было форме, включая воспроизведение, распространение, переработку, не иначе как с письменного разрешения редакции Forklift.Blog.
