Переход на возобновляемые источники энергии критически важен для достижения климатических целей. Однако полная зависимость от солнечной энергии и ветра представляет собой серьезную проблему — нужно найти эффективные и устойчивые методы хранения этой энергии в пиках ее выработки. Немецкие инженеры разработали прототип цинковой батареи, который может не только накапливать электроэнергию, но и производить зеленый водород по запросу. Для реализации этой цели пул исследовательских институтов объединился с двумя коммерческими партнерами, Zn2H2 и Steel PRO Maschinenbau, для работы над проектом Zn-H2.
Группа решила поэкспериментировать с цинковыми батареями, которые, по сравнению с литий-ионными аналогами, не только дешевле, но и состоят из полностью перерабатываемых и более доступных материалов: стали, цинка и гидроксида калия. Затем исследователи добавили к смеси электролиз щелочной воды, что привело к созданию новой технологии.
«В процессе зарядки аккумулятора происходит окисление воды до кислорода, а оксид цинка восстанавливается до металлического цинка. Во время разряда происходит обратный процесс: металлический цинк вновь превращается в оксид цинка, а вода восстанавливается, выделяя водород. Это уникальное сочетание функций обычной батареи и источника водорода», — объяснил доктор Роберт Хан из Fraunhofer IZM.
Исследователи провели лабораторные испытания отдельных элементов батареи, чтобы оценить их эффективность и стабильность в течение нескольких циклов, и доказали, что система работает. К концу года они планируют протестировать восемь взаимосвязанных ячеек, каждая емкостью около 12В и 50Ач. По словам команды, первые испытания обещают 50% эффективность при хранении энергии и 80% при производстве водорода — с расчетным сроком службы в десять лет.
Видение ученых состоит в том, чтобы реализовать в промышленном масштабе электрически перезаряжаемую систему хранения водорода с двойной функцией: хранить энергию в форме металлического цинка и превращать ее обратно в электроэнергию и водород, когда это необходимо. Они также считают, что низкая стоимость цинковых батарей делает эту технологию привлекательной альтернативой для коммерческого хранения экологически чистой энергии.
Планируется, что проект Zn-H2 завершится в сентябре 2025 года. Раскрытие возможностей зеленого водорода, на который приходится пока лишь около 1% мирового производства водорода, может не только помочь обезуглеродить отрасли с высоким уровнем выбросов (например, химическую и сталелитейную промышленность), но и поставлять электроэнергию для бытовых нужд.
