Специалисты из Технологического университета Вены изобрели идеальное решение для крупных накопителей возобновляемой энергии — кислородно-ионную батарею на основе керамических материалов. Помимо крайне большого срока службы она не требует дорогих редкоземельных элементов и не воспламеняется. Разработчики вместе с партнерами из Испании уже подали патентную заявку, пишет Science Daily.
Керамические материалы, которые использовали ученые, абсорбируют и выделяют вдвое больше отрицательно заряженных ионов кислорода. Под действием напряжения ионы кислорода мигрируют от одного керамического материала к другому, а затем возвращаются обратно, создавая тем самым электрический ток.
«Основной принцип, на самом деле, очень похож на литий-ионные батареи, — сказал профессор Юрген Флайг. — Но наш материал имеет важные преимущества». Помимо уже указанных огнестойкости и отсутствия редких элементов керамика проста в производстве, так что компоненты батареи можно относительно легко заменить в случае износа.
Прототип батареи изготовлен из лантана, одного из самых распространенных редкоземельных металлов, но и его можно заменить на что-нибудь более дешевое и доступное. А кобальт и никель, которые применяются при производстве многих других видов батарей, в кислородно-ионной совсем не используются.
Главное же преимущество кислородно-ионного элемента — возможность регенерации. Если из-за побочных реакций кислород не поступает, его потеря легко компенсируется кислородом из окружающего воздуха.
Новая батарея не подходит для смартфонов или электромобилей, поскольку обладает низкой плотностью энергии по сравнению с литий-ионными батареями, а также требует температурного режима от 200 до 400 °C. Но для хранения больших объемов энергии ветра или солнца технология может оказаться крайне интересной.
«Если вы строите целое здание, заполненное накопительными модулями, то низкая плотность энергии и высокая рабочая температура не будут играть решающей роли. А вот преимущества нашей батареи окажутся очень важны: долгий срок службы, возможность массового производства батарей без редких элементов, факт отсутствия опасности возгорания», — пояснил Александер Шмид, один из исследователей.
Специалисты из Аргоннской национальной лаборатории Минэнергетики США разработали литий-воздушную батарею, которая однажды сможет питать региональные самолеты и фуры. Они добились наивысшей на сегодня плотности энергии для элементов питания такого типа.
