Инженеры Стэнфордского университета создали недорогой аккумулятор для хранения энергии

Аккумулятор, созданный профессором химии Университета Стэнфорда Хонджи Дэй (Honjie Dai) и докторантом Майклом Энджеллом (Michael Angell), использует электролит, изготовленный из мочевины – материала, который производится в промышленных масштабах и используется как удобрение для растений.

Новый аккумулятор не воспламеняется, его электроды собраны из распространенных материалов таких, как алюминий и графит. Аккумулятор предоставляет возможность недорогого хранения энергии, получаемой из различных источников — в том числе и из возобновляемых источников энергии.

«Таким образом, по сути, у вас есть аккумулятор, созданный из некоторых самых дешевых и самых распространенных материалов, которые вы можете найти на планете. И он на самом деле имеет хорошую производительность», рассказывает Дэй.

«Кто бы мог подумать, что вы можете взять графит, алюминий, мочевину, и на самом деле сделать аккумулятор, который может работать в течение довольно долгого времени?».

Дэй и его группа были первыми, которые создали перезаряжаемый алюминиевый аккумулятор в 2015 году, он заряжалась менее чем за одну минуту, выдерживал тысячи циклов заряда-разряда. Тем не менее, эта версия аккумулятора имела один существенный недостаток: дорогой электролит.

Последняя версия аккумулятора содержит электролит на основе мочевины и стоит примерно в 100 раз дешевле, чем модель 2015 года, с более высокой эффективностью, но время зарядки составляет 45 минут.

Впервые для создания аккумулятора используется мочевина. По словам Дэя, разница в цене между этими двумя аккумуляторами просто огромна. Группа недавно сообщила о своей работе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

В отличие от энергии, получаемой из ископаемого топлива, солнечная энергия может быть использована только тогда, когда светит солнце. Панели солнечных батарей передают энергию в электрическую сеть в дневное время. Если эта энергия не потребляется сразу, она теряется в виде тепла.

По мере того как спрос на технологии возобновляемых источников энергии растет, создается потребность в дешевых, эффективных аккумуляторах для хранения энергии, которую можно использовать в ночное или облачное время. Современные аккумуляторы, такие как литий-ионные или свинцово-кислотные, являются дорогостоящими и имеют ограниченный срок жизни.

Аккумулятор Дэя и Энджелла может обеспечить решение проблемы хранения энергии.

«Это дешево. Это эффективно. Наша цель – это хранение энергиии», сказал Энджелл.

По словам ученого, хранение энергии в сети также является вполне реалистичной целью, из-за низкой стоимости аккумулятора, высокой эффективности и длительного срока службы. Одним из видов эффективности является кулоновская эффективность, она измеряет сколько заряда теряет аккумулятор на единицу заряда, которую он принимает в процессе зарядки. Кулоновская эффективность для этого аккумулятора очень высока — 99,7%.

Также эффективные литий-ионные аккумуляторы, которые обычно встречаются в небольшой электронике и других устройствах, могут быть огнеопасны. Аккумулятор на основе мочевины не воспламеняется и, следовательно, создает меньше риска.

«Я хотел бы чувствовать себя в безопасности, зная, что аккумулятор на основе мочевины в моем доме не станет причиной пожара», сказал Дэй.

Группа ученых получила лицензию на патенты аккумулятора для созданной компании AB Systems. Коммерческая версия аккумулятора в настоящее время в процессе разработки.

Чтобы соответствовать всем требованиям хранения энергии в сети, коммерческому аккумулятору нужно будет иметь срок жизни, по крайней мере, десять лет.

По словам Дэя, существует большой спрос на аккумулятор, подходящий для хранения в сети; он получает много писем от фирм или отдельных лиц, заинтересованных в разработке алюминиевых аккумуляторов. И с разрабатываемой технологией его успех зависит только от интереса компаний и потребителей.

«С помощью этого аккумулятора мечта о солнечной энергии, которая будет храниться в каждом доме станет реальностью», сказал Дэй. «Может быть, это изменит обыденную жизнь. Мы не знаем».

Это исследование было поддержано Department of Energy, Global Networking Talent 3.0 Plan, Министерства образования Тайваня и Проекта Taishan Scholar. Среди других соавторов: Chun-Jern Pan, Youmin Rong, Chunze Yuan, Meng-Chang Lin and Bing-Joe Hwang.