Команда исследователей в Университете Фридриха Шиллера Йена (FSU Йена), в Центре энергии и Экологической Химии (CEEC Йена) и JenaBatteries GmbH (ответвление Университета Йена), сделала решающий шаг к батарее окислительно-восстановительного потока, которая проста обращаться, безопасный и экономичный в то же время: Они разработали систему на основе органических полимеров и безопасного соляного раствора. «Что является новым и инновационным о нашей батарее, то, что она может быть произведена по намного меньшему количеству стоимости, почти достигая мощности производства традиционного металла и кислоты, содержащей системы», говорит доктор Мартин Хэджер. Ученые представляют свою технологию батареи в текущем выпуске научного журнала Nature.В отличие от обычных батарей, электроды батареи окислительно-восстановительного потока не сделаны из твердых материалов (например, металлы или металлические соли), но они прибывают в расторгнутую форму: решения для электролита сохранены в двух баках, которые формируют положительный и отрицательный терминал батареи. С помощью насосов растворы полимера переданы электрохимической клетке, в которой полимеры электрохимически уменьшены или окислены, таким образом зарядив или освободив от обязательств батарею.
Чтобы препятствовать тому, чтобы электролиты смешались, клетка разделена на два отделения мембраной. «В этих системах может быть индивидуально приспособлена сумма сохраненной энергии, а также номинальная мощность. Кроме того, едва любой саморазряд происходит», объясняет Мартин Хэджер.Традиционные системы окислительно-восстановительного потока главным образом используют ванадий хэви-метала, растворенный в серной кислоте как электролит. «Это не только чрезвычайно дорого, но и решение очень коррозийное, так, чтобы определенная мембрана использовалась, и продолжительность жизни батареи ограничена», указывает Hager.
В батарее окислительно-восстановительного потока ученых Йены, с другой стороны, используются новые синтетические материалы: В их основной структуре они напоминают плексиглас и Пенополистирол (полистирол), но функциональные группы были добавлены, позволив материалу принять или пожертвовать электроны. Никакие агрессивные кислоты больше не необходимы; полимеры скорее ‘плавают’ в водном растворе. «Таким образом мы в состоянии использовать простую и недорогую мембрану целлюлозы и избежать ядовитых и дорогих материалов», объясняет Тобиас Яношка, первый автор нового исследования. «Эта основанная на полимере батарея окислительно-восстановительного потока идеально подходит как аккумулирование энергии для крупных ветровых электростанций и фотогальванических электростанций», говорит профессор доктор Ульрих С. Шуберт. Он – стул для Органической и Макромолекулярной Химии в Йене FSU и директоре Йены CEEC, уникального энергетического пробега научно-исследовательского центра в сотрудничестве с Институтом Фраунгофера Ceramic Technologies и Систем Хермсдорф/Дрезден (IKTS).
В первых тестах батарея окислительно-восстановительного потока из Йены могла противостоять до 10 000 зарядных циклов, не теряя решающее количество способности. Плотность энергии системы, представленной в исследовании, составляет десять часов ватта за литр. Все же ученые уже работают над большими, более эффективными системами.
В дополнение к фундаментальному исследованию в Университете химики разрабатывают свою систему, в рамках компании по запуску JenaBatteries GmbH, к рыночным продуктам.