Электромобиль требует, чтобы энергия была доступна в любом месте и в любое время без задержки для подзарядки, но солнечная и ветровая энергия являются непостоянными источниками энергии, которые недоступны по запросу. И электричество, которое они производят, нужно хранить для дальнейшего использования, а не тратить зря. Вот где доктор.
Юй Чжу, профессор Школы полимеров и инженерии полимеров Университета Акрона, и его исследовательская группа пришли, разработав более стабильный способ хранения этой важной энергии.
Как и сегодня на заправочной станции, электростанциям нужна система хранения, чтобы электричество для электромобилей постоянно заряжалось. Недорогие, масштабируемые проточные батареи окислительно-восстановительного потенциала (RFB) являются одной из наиболее подходящих технологий для такой системы; однако в существующих RFB используются дорогостоящие и экологически опасные активные материалы (электролиты).
Недавно водорастворимые органические материалы были предложены в качестве будущих электролитов в RFB (а именно водных органических RFB или AORFB). Электролиты на органической основе можно получать из возобновляемых источников и производить с очень низкой стоимостью.
Однако отсутствие стабильных водорастворимых органических электролитов, особенно положительного электролита (католита), является серьезным препятствием для AORFB.
Исследовательская группа Чжу в сотрудничестве с учеными Тихоокеанской Северо-Западной национальной лаборатории во главе с доктором.
Вэй Ван, успешно разработал самый стабильный на сегодняшний день католит (положительный электролит) в AORFB и продемонстрировал элементы, которые сохраняли более 90% емкости в течение 6000 циклов, прогнозируя более 16 лет непрерывной работы в темпе один цикл в день. Их исследование было недавно опубликовано в журнале Nature Energy и включало вклад докторантов Чжу Сян Ли и Юнь-Ю Лая.
«Разработка высокопроизводительных RFB обогатит категорию систем хранения электроэнергии и восполнит недостаток периодических возобновляемых источников энергии, что в значительной степени улучшит удобство использования объектов, работающих на электроэнергии, таких как транспортные средства», – говорит Чжу. «Для значительного улучшения характеристик водных органических РРХ крайне важно безотлагательно разработать новый католит."
В статье Nature Energy команда не только продемонстрировала современный католит в AORFB, но также представила совершенно новую стратегию разработки водорастворимого католита для повышения их растворимости (плотности энергии) в воде. Вместо присоединения гидрофильной функциональной группы для улучшения растворимости молекул исследователи изменяют симметрию молекул, что приводит к резкому увеличению растворимости. С помощью новой стратегии дизайна команда планирует разработать новые материалы, которые позволят усовершенствовать RFB.
Подана заявка на патент на основе технологии, разработанной в этом исследовании.
Возможность масштабирования материалов будет дополнительно изучена в Akron PolyEnergy Inc., дочерняя компания из UA, соучредителем которой является Чжу, которая специализируется на разработке материалов для устройств хранения энергии, включая литий-ионные батареи и проточные батареи.