Учёные занимаются исследованием по внедрению силикатов в аккумуляторы

Команду учёных, которая разрабатывает новый способ использования силикатов в аккумуляторах, возглавляет Сяовэй Тэн. За последние годы значительная часть мировой экономики перешла на возобновляемую энергию. Однако до сих пор не устранены основные минусы такой электроэнергии. Ночью выработка на солнечных панелях прекращается или сильно снижается. Энергия ветра часто снижается из-за безветрия. Поэтому остро требуется новые технологии, позволяющие хранить возобновляемую энергию, когда она вырабатывается в избытке.

Для хранения больших объёмов возобновляемой электроэнергии литий-ионные аккумуляторы не подходят. Они хорошо зарекомендовали себя в бытовой электронике и электромобилях, но не возобновляемой энергетике, поскольку их производство зависит от таких дорогих металлов, как кобальт, литий, никель.

Профессор химического машиностроения имени Джеймса Х. Мэннинга в WPI, Сяовэй Тэн, возглавляет группу по исследованию новых технологий аккумуляторов для хранения возобновляемой энергии в сетях. Результаты своего исследования команда опубликовала в Европейском научном журнале ChemSusChem. В нём учёные демонстрируют, что железо, обработанное электролитной добавкой силикат, может выступать для создания высокоэффективного щелочного аккумулятора. Поскольку железо является вторым по распространённости металлом в земной коре после алюминия, такие аккумуляторы будут значительно более доступными по цене. Ведь только в США каждый год перерабатывается примерно 40 млн метрических тонн железо и стали из лома.

Тэнг говорит, что железо уже применяется в анодах железо-никелевых щелочных аккумуляторов, разработанных Томасом Эдисоном ещё в 1900 годах. Но такие аккумуляторы имеют низкую энергоэффективность и небольшую ёмкость из-за того, что во время зарядки образуется газообразный водород, а при разрядке выделяется инертный оксид железа. Это существенно снижает эффективность железо-никелевой электрохимической системы. Поэтому без решения данной проблемы невозможно внедрить эти аккумуляторы в качестве систем хранения энергии в электрических сетях.

Команда учёных сообщает, что добавление силиката к электролитам позволило ввести зарядку без образования водорода. Силикат представляет собой соединение кремния и кислорода. Вещество уже давно применяется в качестве недорогой и простой добавки в цементе, стекле, моющих средствах изоляции. Силикат сильно взаимодействует с электродами аккумулятора и подавляет выделение газообразного водорода. Тэн уверен, что новая разработка поможет улучшить качество протекания реакций в железо-воздушных и железо-никелевых аккумуляторах. После этого их можно будет использовать для хранения энергии в микросетях или отдельных солнечных и ветровых электростанциях.