FH Münster и две компании EMG Automation и energy environment economics 3e представили новый подход к устойчивому и ресурсосберегающему хранению электроэнергии: их аккумуляторная система работает только на цинке и воздухе.
«Одним из преимуществ такой аккумуляторной батареи является то, что цинк очень широко распространен во всем мире и даже встречается в Германии», — говорит профессор Петер Глёзекёттер из Департамента электротехники и компьютерных наук, который руководил проектом. Это хорошая новость, особенно с точки зрения дефицита ресурсов. Новая технология позволяет сохранить драгоценные металлы и редкие земли, которые используются во многих обычных аккумуляторах. «Кроме того, после использования в аккумуляторах цинк можно использовать и далее, наши ячейки пригодны для повторного использования на 98%», — говорит Глёзекёттер. При этом у нее низкая стоимость, добавляет Андре Лёхте, научный сотрудник лаборатории Глёзекёттера: «Что касается стоимости материалов, то она составляет около двух евро на ячейку, которых нам нужно десять, чтобы аккумулировать один киловатт-час».
А работает аккумулятор следующим образом: цинк реагирует с кислородом и выделяет энергию. Цинк находится в ячейке, кислород в воздухе проходит через проницаемый электрод. Тот факт, что в ячейке находится только один реакционный партнер, имеет то преимущество, что возможно достичь более высокие плотности энергии по сравнению с обычной литий-ионной батареей. Но чтобы зарядить ячейку, требуется водный щелочной электролит и бифункциональный газодиффузионный электрод или отдельный зарядный электрод, который позволяет окислять образующиеся гидроксид-ионы. Если потеря емкости слишком велика, то есть такая ячейка больше не подходит для аккумулирования энергии, а по расчетам ученых, это произойдет примерно черех десять лет, то используемый электролит, раствор гидроксида калия, можно перепродать. В промышленности его можно использовать для нейтрализации химических сточных вод, которые часто бывают кислыми.
«В любом случае у этой технологии есть потенциал», — говорит Маркус Кункель, управляющий директор 3e. «Кроме того, благодаря электролиту мы находимся на безопасной стороне, потенциал риска ниже, чем у других технологий». Анно Джордан из EMG Automation рассматривает это так: «Мы вышли на финишную прямую, чтобы перейти к следующему проекту. Система управления батареями пока еще состоит из дискретных компонентов. Теперь мы выходим на следующий этап разработки, мы планируем увеличить плотность интеграции системы управления батареей и, следовательно, всей системы в целом, только в этом случае она будет представлять интерес для коммерческого сектора».
Еще одна проблема, которую исследовательской группе еще предстоит решить, это оптимизация управления электролитом. Потому что концентрация электролита в ячейках не должна быть слишком высокой для её оптимальной работы. После этого ученые планируют протестировать цинк-воздушный аккумулятор на практике, подключив его к солнечной электростанции в Штайнфуртском кампусе Университета прикладных наук Мюнстера.
Уже определены цели для последующего проекта: команда ожидает освоения новых рынков и дальнейшего развития дизайна ячеек с точки зрения более высокой плотности мощности. При этом участвовать в проекте будет и местная энергоснабжающая компания Stadtwerke Steinfurt. «Это позволит нам определить дополнительные требования для практического создания аккумуляторной системы и получить новые возможности для испытаний, например, на ветряной электростанции здесь, в Штайнфурте», — говорит Лёхте.
Источник: https://www.enbausa.de/solarenergie/aktuelles/artikel/preisguenstiger-energiespeicher-arbeitet-mit-zink-und-luft-6405.html