Изследователи случайно успяха да подобрят надеждността и работата на цинковите батерии като системи за съхранение

Технологията за акумулаторни цинкови батерии (AZB) с воден солен разтвор е все по-близо до напускането на лабораторията и започване на промишлени тестове. Това е възможно след пробив на изследователи от Австралия, които намериха начин да решат голям проблем с корозията на системата. Гликолова електролитна добавка може да подобри живота на батерията от пет до 20 пъти, еквивалентно на увеличаване на живота от няколко месеца до повече от три години, установи екип от изследователи от Университета в Нов Южен Уелс  (UNSW).

AZB са друга технология за батерии, която е обещаваща за специфични приложения, като например намира приложение при системите за съхранение на енергия, поради високата си енергийна плътност, ниска цена и екологосъобразност – последните две са проблеми, които при сега съществуващата литиево-йонна технология няма добро развитие. Водните Zn йонни батерии (AZIBs) са едни от най-обещаващите електрохимични устройства за съхранение на енергия от ново поколение с висок специфичен капацитет, добра сигурност и икономически ползи. Електролитът действа като мост, свързващ катода и анода, осигурявайки стабилна работна среда.

Но както при всяка експериментална технология, тя идва с някои големи предизвикателства, припомня Reneweconomy. Те включват ограничен избор на опции за катоди, тъй като много от опциите, които вече са на пазара, и не провеждат добре цинка, и самия електролит – батерията се нуждае от цинкови соли, за да се разтвори във вода, за да функционира, но точно това решение също разрушава анода и катода чрез странични реакции.

Екипът на UNSW е търсил начин да коригира образуването на цинков дендрит, което става щом остри кристали се образуват върху цинковия анод и причинят късо съединение на батерията. Тяхната работа, публикувана в списание Advanced Materials, разказва как при този процес бързо изчерпва крайния източник на цинк, докато изхвърля странични продукти върху цинковата повърхност.

Екипът от изследователи от Училището по химическо инженерство, Юан Шан, д-р Приянк Кумар и д-р Дипан Кунду, прекара три години в работа върху решението, което включва добавяне на малки концентрации на органични съединения към електролита. Те установиха, че 1% концентрация на 1,2 бутандиол работи най-добре и се доближава до възможностите за съхранение на литиево-йонна система.

Въпреки че почти всички изследвания около AZB показват, че най-доброто им приложение е при системите за съхранение на енергия, Кунду смята, че може да се използва дори за малки приложения като електрически велосипеди, предвид тяхната безопасност и екологичност. Дали те биха могли да бъдат конкурентни на съществуващите алтернативи обаче, ще стане ясно след повече изследвания.

Понастоящем изследванията на AZB показват, че те са жизнеспособна алтернатива на широкомащабните литиево-йонни батерии с енергийна плътност между 50–200 Wh/kg, в сравнение със 70–250 Wh/kg, но те нямат толкова добра изходяща мощност.

„Безопасна и достъпна AZB технология ще ускори интегрирането на възобновяема енергия, ще даде възможност за интелигентни мрежови технологии за по-добро управление на енергийното разпределение, балансиране на товара на мрежата с търсенето и предлагането (demand response). Тези системи биха могли да помогнат и за създаването на микромрежи, захранвани от възобновяеми енергийни източници за отдалечени общности, и може да осигурят разходо-ефективен и надежден вариант за съхранение на енергия в индустрии като минно дело, строителство и телекомуникации.“

Като цяло електролитът от воден солен разтвор на AZB обещава по-малък риск от пожар спрямо лития и е в изобилие, евтин е, потенциално напълно рециклируем и може да се произвежда при околна температура, а не в специални хладилни помещения.