Технологический институт Джорджии уменьшает размер проточных батарей

В испытательном йодо-цинковом аккумуляторе реакторная часть достигла разрядки 306,1 Вт/л, а заряда — 1322 Вт/л.

Ключом к этой концепции является использование трубок внутри трубок для превращения реакционного сосуда в самонесущую конструкцию, что позволяет отказаться от громоздкого поддерживающего оборудования, используемого в традиционных конструкциях с плоскими пластинами.

В демонстраторе все происходит внутри тефлоновой трубки с диаметром отверстия 2 мм (см. фото).

В это отверстие проталкиваются четыре тонкостенных полых волокна диаметром чуть более 0,5 мм, изготовленных из ионообменного материала нафион — именно тонкость стенок трубки нафион, допускаемая этой технологией конструкции, приводит к высокой удельной мощности.

Различные герметизирующие барьеры (См фото) позволяют католиту течь внутри трубок Nafion, в то время как анолит течет снаружи.

Внутри трубок Nafion углеродные волокна, продетые вдоль их длины, действуют как один электрод, а другой электрод представляет собой цинковую проволоку, продетую через 2-миллиметровую трубку из ПТФЭ снаружи трубок Nafion. Электрод выводится из противоположных концов сборки для соединения.

«Превосходные характеристики микротрубчатых пучков толщиной менее миллиметра [structure] также было продемонстрировано методом конечных элементов», — сказал Син Се, исследователь Технологического института Джорджии. «Этот метод моделирования также будет применяться в нашем будущем исследовании для оптимизации и увеличения производительности ячеек».

По словам ученых, помимо йодида цинка, эта технология также применима к химическому составу бромида цинка, бромида хинона и ванадия, хотя йод цинка был наиболее энергоемким.

«Благодаря химии йодида цинка батарея может работать более 220 часов или более 2500 циклов в непиковых условиях», — говорится в сообщении университета. «Микротрубчатые элементы, собранные в пучки менее миллиметра, также могут применяться в различных системах накопления энергии, таких как электролиз и топливные элементы».

Работа опубликована как «Субмиллиметровая проточная микротрубчатая аккумуляторная батарея со сверхвысокой объемной удельной мощностью» в PNAS.

Проточные аккумуляторы?

Подобно топливным элементам, но в отличие от обычных перезаряжаемых батарей, проточные батареи хранят материалы, производящие энергию, отдельно от преобразователя энергии и, следовательно, разъединяют энергоемкость и энергоемкость — большие резервуары для материала увеличивают энергоемкость, а реактор большего размера увеличивает энергоемкость.