Электролиты для проточных окислительно-восстановительных батарей из отходов производства целлюлозно-бумажной промышленности

F_12ccacccfbКомпания CMBlu Projekt AG вместе с партнерами намерена заняться разработкой экономически эффективного и устойчивого органического электролита для проточных окислительно-восстановительных батарей из побочного продукта целлюлозно-бумажной промышленности.

Как сообщает Агентство по возобновляемым природным ресурсам (FNR), для этой цели целлюлозный завод будет поставлять сульфонаты лигнина, являющиеся отходами производства. Проект финансируется Федеральным министерством сельского хозяйства (BmEL) через Агентство по возобновляемым природным ресурсам как инициатора проекта.

Проточные окислительно-восстановительные батареи отличаются тем, что их накопительную емкость можно увеличивать независимо от их электрической мощности. Поскольку оба электролита для отрицательной и положительной стороны электрода хранятся в отдельных резервуарах. Таким образом, накопительная емкость, в принципе, ограничивается только размерами резервуаров и количеством электролитов. До сих пор в качестве электролитов, как правило, использовались соединения ванадия. Однако, соединений ванадия нет в нужных больших количествах, они очень дорогие и химически относительно нестабильны. Альтернативой могли бы стать электролиты из органических соединений, которые могут быть получены из лигнина. Количество лигнина как отхода в целлюлозно-бумажной промышленности насчитывается по всему миру в масштабе миллионов тонн.

Исследователи намерены создать две подходящие окислительно-восстановительные пары с достаточно различными электрохимическими потенциалами из сульфонатов лигнина. В запланированную производственную цепочку включены стадия фильтрации для очистки, электрохимическое и химико-каталитическое расщепление лигнина в ароматических предшествующих соединениях, которые затем превращаются в хиноны. Возможно будет необходима и химическая модификация хинонов. Сульфонаты лигнина растворяются в воде, так что все реакции могут происходить в водном растворе. Оптимизация компонентов и структура ячейки проточной батареи также входят в объем работы в рамках проекта.

Если экспериментальная проверка концепции окажется успешной, то ученые намерены построить опытный завод с производством одного килограмма хинонов в день в рамках продолжения проекта. Что касается рентабельности, то исследовательская группа под руководством CMBlu AG оптимистична: международное энергетическое агентство считает, что стоимость не более 0,08 евро за аккумулированный кВт-час является прорывом в области технологии хранения электроэнергии — исследователи считают, что такая стоимость достижима в среднесрочной перспективе.

Использование лигнина в системах хранения электроэнергии приведет к значительному удорожанию этого природного ресурса, который до сих пор в основном сжигается. Жидкие отходы, которые не превратятся в составляющие электролита, можно будет вернуть в систему циркуляции целлюлозного завода, где они будут доступны для дальнейшего использования при рекуперации энергии. Так как лигнин представляет собой растительный материал, то при его сжигании не образуется СО2. Исследователи намерены рекуперировать и неорганические химические вещества, чтобы не оказывать практически никакого влияния на процессы производства целлюлозы.

Наряду с CMBlu Projekt AG в проекте принимают участие Высшая техническая школа Центрального Гессена, Университет Иоганна Гутенберга в Майнце, Университет Юстуса Либига в Гиссене, а также Mann + Hummel GmbH.

Источник: http://www.euwid-energie.de/news/systemtransformation/einzelansicht/Artikel/forscher-entwickeln-organische-elektrolyte-fuer-redox-flow-batterien.html

Написать нам