Потоковые электрохимические конденсаторы - новое поколение устройств хранения и возобновления энергии

Команда исследователей из Университета Дрекселя, Drexel University, в состав которой входят ученые из разных научных отраслей, разработала уникальную технологию хранения энергии. Эта технология, получившая название "электрохимические потоковые конденсаторы", сохраняет энергию так же, как и суперконденсаторы, но по себестоимости обходится гораздо дешевле, следовательно, она может применяться в промышленных масштабах. Новая технология является быстрым и эффективным способом хранения и накопления энергии в электросети.

Rus

Eng

Результаты последнего исследования группы были опубликованы в специальном выпуске журнала Advanced Energy Materials ("Электрохимические потоковые конденсаторы: Новая концепция для быстрого накопления и возобновления энергии *"). Основное внимание статья фокусирует на аккумуляторах нового поколения.

Электрохимический потоковый конденсатор использует структуру проточных ячеек, что напоминает существующие возобновляемые жидкостные кислотные батареи, состоящие из электрохимической ячейки, связанной с внешними резервуарами электролита. Тем не менее, эта технология является уникальной в том, что она использует текучую суспензию, наполненную частицами, растворенными в жидком электролите. Незаряженная суспензия прокачивается через проточную ячейку, где энергия сохраняется внутри твердых частиц. Пока энергия необходима, заряженная суспензия может подаваться в резервуары, затем весь процесс происходит в обратном направлении. Используя эту емкостную суспензию вместо обычного электролита батарей, команда Дрекселя заявляет, что их новая разработка может функционировать с высокой мощностью при сотнях тысяч циклов заряд-разряд, что имеет очень важное значение для промышленного применения.

Жидкие конденсаторы

По словам одного из ведущих ученых проекта, директора Института Нанотехнологий Университета Дрекселя профессора Юрия Гогоци, тот факт, что обычные суперконденсаторы обеспечивают очень высокую выходную мощность при минимальном уменьшении производительности, является общеизвестным, но при этом они всегда имели довольно ограниченные возможности хранения энергии. Включив активный материал суперконденсаторов в жидкость, исследователи нашли способ решать вопросы емкости и размерности, используя структуру жидких кислотных возобновляемых батарей. В системах жидкостных батарей, также как и в проточных электрохимических конденсаторах, энергоемкость определяется размерами резервуаров для хранения заряженного материала. Если нужна большая емкость - корпус резервуара может быть просто расширен в размерах. Кроме того, выходная мощность системы контролируется размерами электрохимической ячейки - большие ячейки производят больше энергии.

На данном этапе работа команды из Дрекселя сосредоточена на разработке новых композиций состава суспензии на основе различных углеродных наноматериалов и электролитов, а также оптимизации дизайна потоковых электрохимических конденсаторов.

Ученые обнаружили перспективную технологию, которая на сегодняшний день имеет наибольшую производительность, из всех известных ранее, но это вовсе не означает, что ее возможности ограничиваются только данными показателями. Команда разрабатывает экспериментальное устройство , чтобы проиллюстрировать основные функции и возможности новой технологии. Центр Материаловедения также принимает участие в данных работах, а именно в разработке дизайна ячейки и изготовлении опытного образца электрохимического потокового конденсатора.

*The Electrochemical Flow Capacitor: A New Concept for Rapid Energy Storage and Recovery

The Electrochemical Flow Capacitor: A New Concept for Rapid Energy Storage and Recovery Volker Presser, Christopher R. Dennison, Jonathan Campos, Kevin W. Knehr, Emin C. Kumbur,Yury Gogotsi

Источник: Drexel University

Похожие материалы по участии Центра материаловедения в разработке проточных суперконденсаторов:

Рабочее совещание в Университете Дрекселя, США, по электрохимическим потоковым конденсаторам