Літій-іонні акумулятори вже багато років лідирують практично в усіх галузях, де потрібний запас енергії, пише Interestingengineering. Але їм на зміну, принаймні в сегменті промислових підприємств чи домоволодінь, може прийти нова технологія.
Ідеться про цинк-бромні батареї, технологію яких запатентував у далекому 1885 якийсь житель Нью-Йорка К. С. Бредлі. Тоді електрифікація лише набирала обертів, і великі потужні акумулятори особливо нікого не цікавили.
Але з урахуванням сучасних реалій цинк-бромні батареї матимуть великий попит. Адже недостатньо просто отримати енергію Сонця чи вітру, потрібно ще десь її зберігати на випадок, коли буде хмарно чи безвітряно. Для цього потрібні великі та потужні акумулятори, і на цю роль літій-іонні або будь-які інші батареї на основі літію підходять погано. Вони дорогі, вибухонебезпечні та не екологічні (процес видобутку метричної тони літію потребує витрати майже 2 тис. кубометрів води для виробництва).
Як працює цинк-бромна батарея
Австралійські компанії Gelion і Redflow представили свою цинк-бромну батарею Endure, яка стала удосконаленням їхньої моделі ZBM3.
Цинк-бромні батареї є різновидом проточних окислювально-відновних батарей або RFB. Як і будь-який акумулятор, ці батареї містять катод, анод і сепаратор. Головний нюанс — використання резервуарів, заповнених рідким електролітом із обох боків батареї: один для католіта й один для аноліта замість твердих компонентів, як у випадку з літій-іонними батареями. Кожна сторона містить хімічну речовину різного ступеня окислення.
Коли цинк-бромна батарея розряджається, то хімічна енергія перетворюється на електричну шляхом відновлення-окислення. У міру заряджання акумулятора цей процес відбувається у зворотному порядку. Через свою досить велику структуру такі батареї не підходять для дрібної техніки або навіть електромобілів. Але вони чудово підійдуть для будинку, офісу чи на підприємство, адже блоки таких батареї дуже добре масштабуються за потреби.
Розробники з Gelion і Redflow удосконалили базову ідею і оснастили свій акумулятор пластиною, позитивною стосовно до броміду й негативною стосовно до цинку, а також розмістили посередині шар гелю як електрод.
У чому переваги цинк-бромних батарей
По-перше, глибина розряду. На відміну від літій-іонних, їх можна постійно розряджати в нуль, а ось літій-іонний не рекомендується розряджати менше 20% — акумулятор швидко почне деградувати.
По-друге, безпека. Цинк-бромні батареї стійкіші до високих температур і не вибухають. Розробники стверджують, що розігрівали батарею до температури 700°C, і вона не вибухнула.
По-третє, безпека для людини. Хоча бром, як і раніше, становить небезпеку для здоров’я людей у формі електроліту через свою канцерогенну природу, проте медики стверджують, що швидкість випаровування брому з пошкодженого акумулятора занадто повільна, а сам він має настільки неприємний запах, що витік брому можна швидко помітити. А ось інші типи батарей набагато токсичніші та небезпечніші для здоров’я.
І, звичайно, варто відзначити вартість зберігання енергії в кВт-год. У промислових масштабах для літій-іонних або ванадієвих батарей вона становить від $46 до $52 за кВт-год. Цинк-бромні обійдуться щонайменше втричі дешевше. Експлуатація цих батарей так само не вдарить по корпоративному бюджету, адже їх обслуговування буде як мінімум на 25% дешевше за рахунок того, що, як стверджують у Gelion і Redflow, їм не потрібні системи кондиціювання та пожежогасіння.
Для випуску таких батарей не доведеться повністю переробляти виробничу лінію. Їх можна випускати на тих же потужностях, що й звичні літій-іонні акумулятори або будь-які інші, з невеликими коригуваннями.
Цикл заряду-розряду також б’є всіх конкурентів. Якщо для літієвих-батарей він становить у середньому 2500 циклів, то для цинк-бромних показник у 2 рази більший. Екологічність так само не порівняти з літій-іонними чи будь-якими іншими акумуляторами. Начинку цинк-бромних батарей можна легко утилізувати в нафтогазовій промисловості, а корпус батарейки можна порівняти за характеристиками зі свинцево-кислотними побратимами, і утилізується він схожим чином із приємним бонусом — у ньому немає сірчаної кислоти.
Недоліки цинк-бромних акумуляторів
Мінуси — це великий розмір і середня щільність, у чому вони значно поступаються літій-іонним аналогам. Але й призначені вони для використання в зовсім іншому сегменті.
Gelion і Redflow сподіваються, що оновлена та вдосконалена 137-річна технологія, в яку вони знову вдихнули життя, буде дуже актуальною для Австралії та всього світу. Звичайно, під рукою завжди є літій-іонні батареї. Але чому б не згадати старий рецепт? Тим більше, що він безпечніший і вигідніший.
