"Нікель-залізні акумулятори 21-го століття: нова технологія з відновленням забутого винаходу Едісона"
Вчені оживили забутий дизайн батареї Томаса Едісона
Ідея Томаса Едісона створити нікель-залізні акумулятори може отримати нове втілення за допомогою нанотехнологій 21-го століття.
Один із "невдалих" винаходів Томаса Едісона може виявитися кращим варіантом для сучасної мережі чистої енергії, ніж той двигун для електромобілів, який він зрештою запропонував.
Як припускає нове дослідження вчених з Каліфорнійського університету, ідея Едісона створити нікель-залізні акумулятори може отримати нове втілення.
Новий прототип нікель-залізного акумулятора
Вчені створили прототип нікель-залізного акумулятора, який заряджається за лічені секунди та може працювати понад дванадцять тисяч циклів повного заряду та розряду.
Така продуктивність еквівалентна понад тридцяти рокам щоденного використання.
І з таким терміном служби типові літій-іонні акумулятори, що використовуються в автомобілях, наразі не можуть зрівнятися.
Історія нікель-залізних акумуляторів
На початку 20-го століття водії бачили на дорогах більше електричних та гібридних автомобілів, ніж бензинових моделей.
Деякі з них живили свинцево-кислотні акумулятори Едісона, але вони були важкими, дорогими та зазвичай розряджалися приблизно через 40 км.
Він вважав, що нікель-залізна хімія може збільшити відстань на 100 км і заряджатися протягом ночі, що вражало для тієї епохи.
Реальність стала на заваді.
Оригінальні нікель-залізні акумулятори були громіздкими та повільно заряджалися, а під час використання вони виділяли водень, що створювало проблеми з безпекою.
Сучасний прототип
Сучасний прототип зберігає вибір металів Едісона, але майже все змінює в їхньому розташуванні.
Дослідники використовували білки, що отримуються з побічних продуктів м'ясної промисловості, як крихітні каркаси.
Усередині складок цих білків атоми нікелю та заліза збираються в кластери розміром менше п'яти нанометрів.
Щоб покрити їх шириною з людську волосину, знадобиться десять тисяч або більше таких кластерів.
Властивості нового акумулятора
Ці білкові шаблони були поєднані з оксидом графену, матеріалом, виготовленим з надтонких шарів вуглецю, прикрашених атомами кисню.
Потім суміш нагрівали у воді та випікали за високої температури.
Під час цього етапу білки перетворилися на вуглець, кисень був видалений, а металеві кластери замкнулися в пористу вуглецеву мережу.
Кінцевим результатом є структура аерогелю, яка приблизно на 99% складається з повітря за об'ємом, з величезною внутрішньою поверхнею, де можуть відбуватися реакції в батареях.
Де можна використовувати подібні акумулятори
Незважаючи на свою швидкість та довговічність, ця нікель-залізна конструкція не зберігає стільки енергії на кілограм, скільки сучасні літій-іонні елементи.
Це робить його поганим кандидатом для електромобілів з великим запасом ходу.
Натомість дослідники бачать більш чіткий потенціал у стаціонарному зберіганні енергії, де розмір і вага є меншим головним болем, ніж надійність і вартість протягом десятиліть.
Одним з очевидних застосувань були б сонячні електростанції.
У сонячні години панелі часто генерують більше електроенергії, ніж може поглинути мережа.
Банк довговічних нікель- залізних акумуляторів міг би поглинати цей надлишок і повертати його в мережу після заходу сонця, коли люди повертаються додому, вмикають кондиціонер і готують вечерю.
Центри обробки даних, яким потрібне миттєве резервне копіювання у разі збою основного джерела живлення, є ще одним ймовірним кандидатом.
