"Магия" силикатных батарей может сделать хранение энергии дешевым, безопасным и эффективным

Исследователи из Вустерского политехнического института (WPI) в Массачусетсе, США, обратились к силикатам, чтобы повысить производительность железных батарей. Об этом пишет Interesting Engineering.

В то время как страны стремятся сократить выбросы углерода до чистого нуля к 2050 году, а некоторые даже раньше, наблюдается всплеск установок возобновляемой энергии, особенно проектов ветровой и солнечной энергии. Оба эти вида энергии являются прерывистыми — недоступными в определенное время суток.

Проекты полагаются на крупные решения по хранению энергии для удовлетворения потребностей в энергии, когда решения по возобновляемой энергии не производят электричество. Большинство из них используют литий-ионные батареи, поскольку они являются наиболее энергоемким решением, которое человечество создало до сих пор. Проблема в том, что для литиевых батарей также требуются такие элементы, как никель и кобальт, которые имеют ограниченную доступность.

Масштабирование этих технологий хранения энергии потребует обширной добычи этих ресурсов, включая литий, что является дорогостоящим и неустойчивым процессом.

Исследователи искали более устойчивый подход к хранению энергии, которую можно было бы поставлять в сеть. Interesting Engineering ранее сообщал о нескольких способах достижения этого без лития. Некоторые из этих подходов, такие как батареи на основе железа, все еще находятся в стадии разработки.

Железо, очень распространенный материал, является устойчивым элементом для работы и недорогим. Идея использования железа в батареях витала со времен Томаса Эдисона, когда знаменитый изобретатель использовал его вместе с никелем в щелочных батареях.

Железо довольно легко подвергается окислительно-восстановительным реакциям, которые также обратимы, что делает его идеальным для процессов зарядки и разрядки. Однако препятствием для его широкомасштабного применения является его низкая энергоэффективность и емкость хранения.

При зарядке железных аккумуляторов образуется водородный газ. При разрядке аккумулятор производит оксид железа, который инертен.

Силикаты — недорогие соединения, образующиеся в результате реакции кремния и кислорода. Они широко используются для производства стекла, цемента и изоляции. При добавлении в качестве компонента электролита в железные батареи силикаты останавливают выработку водорода. Материал достигает этого, вступая в сильную реакцию с электродами батареи и подавляя процессы, которые генерируют водород. Тэн уверен, что этот подход может значительно повысить энергоэффективность железо-никелевых и железо-воздушных батарей.