По мнению аналитиков, замена дорогостоящего лития, поставки которого ограничены, на распространенное в природе железо, сделает крупномасштабные накопители возобновляемой энергии экономически целесообразными. Проточные батареи на основе чистого железа обладают преимуществами дешевого и доступного железа, а также безопасного электролита на водной основе. Однако путь железных проточных батарей к рынку закрыт из-за нестабильности этих батарей. Активные материалы разрушаются и просачиваются сквозь мембрану, сокращая сроки службы.

Специалисты из Китайской академии наук разработали «синергетический дизайн» на молекулярном уровне: специализированный комплекс железа с жесткой, объемной структурой физически экранирует ядро железа от химических атак, а его сильный отрицательный заряд создает силовое поле, отталкивающее утекающие частицы. Эти механизмы предотвращают деградацию активных материалов и их проникновение сквозь мембрану, обеспечивая долговременную стабильность.

В ходе испытаний прототип батареи продемонстрировал стабильность и идеальную обратимость на протяжении 6000 циклов, — эквивалент 16 годам ежедневной работы — с нулевой потерей емкости. За этот период в системе не образовалось вредных побочных продуктов или осадка, при этом достигнута 99,4% эффективность предотвращения утечек. Даже при высокой выходной мощности энергоэффективность сохранялась на уровне 78,5%.

Как сообщает SCMP, благодаря снижению утечки активного материала новая проточная батарея превзошла имеющиеся аналоги.

Увеличенный срок службы снижает долгосрочные затраты и обеспечивает надежную эксплуатацию в течение десятилетий — ключевое требование для распространения систем возобновляемой энергетики. В США такие компании, как ESS Tech, уже строят железные проточные батареи для таких гигантов, как Google. Однако им приходится решать проблему дендритов — крошечных кристаллов в электролите, способных вызвать короткое замыкание. Китайские исследователи надеются обойти эту проблему, используя щелочную химию и новый молекулярный «щит».

В прошлом году в Китае завершили строительство ванадиевой проточной батареи мощностью 200 МВт/1 ГВт·ч. Этот проект совмещен с солнечной электростанцией мощностью 1 ГВт и призван стабилизировать энергосистему региона, сохраняя энергию из возобновляемых источников.