В новом устройстве все ключевые компоненты представляют собой горячий расплав металлов и солей. Всесторонне проверенный прототип выявил и достоинства, и проблемы такой экзотической схемы.
Необычный стационарный аккумулятор был придуман Дональдом Сэдовеем (Donald Sadoway) и его коллегами из Массачусетского технологического института (MIT) три года назад. Тогда существовали лишь скромные лабораторные образцы, которым предстояло пройти долгий путь совершенствования.
Теперь Сэдовей и его коллеги скорректировали схему и протестировали очередной прототип. Учёные проверили, как устройство выдерживает серию многочасовых циклов заряда-разряда при высоких нагрузках от 50 до 200 мА/см2.
Напомним, что в таком аккумуляторе находятся три слоя расплавов, разделённые между собой исключительно за счёт разной плотности. Верхний слой – это магний (анод), средний – солевой электролит (в последней вариации батареи это MgCl2–KCl–NaCl), нижний – сурьма плюс магний (катод).
По мере накопления энергии (смотрите схему вверху) магний за счёт электрического тока извлекается из расплава магний-сурьма и в виде ионов переходит на анод, где забирает электроны и превращается в нейтральный металл. При разряде этот же элемент отдаёт электроны и путешествует в обратном направлении. Соответственно меняется толщина основных слоёв.
Как видим, в такой батарее твёрдыми остаются лишь корпус, изоляторы и электрические выводные контакты (токоприёмники). Это означает, что новинка не боится очень больших токов и потенциально обладает высокой живучестью и отказоустойчивостью.
Ломаться и деградировать тут почти что нечему. А внезапно расплавить уже и так расплавленные компоненты даже аварийная нагрузка не сможет. Но это в теории. На практике всё оказалось не так однозначно.
Во-первых, опыт подтвердил стойкость выбранных деталей, несмотря на высокую температуру и агрессивную среду. Более 30 циклов в течение двух недель не привели к каким-либо признакам коррозии твёрдых компонентов (а их искали даже при помощи микроскопии и ряда других методов анализа).
Во-вторых, авторы батареи определили, что она обладает энергетической эффективностью в 69%.
А в-третьих, через несколько недель постоянных циклов опытная батарея вышла из строя. Причина — испарение солевого электролита. Но изобретатели считают, что эта проблема может быть решена путём пересмотра конструкции корпуса.
По словам учёных, магниево-сурьмяная батарея на жидких металлах (Magnesium–Antimony Liquid Metal Battery), так она называется полностью, интересна своей низкой стоимостью и способностью выдавать в сеть большую мощность. Потому на основе таких аккумуляторов можно с низкими затратами строить крупномасштабные накопители энергии.
Ещё в 2010 году Сэдовей и его коллеги – Дэвид Брэдуэлл (David Bradwell) и Луи Ортиц (Luis Ortiz) основали корпорацию Liquid Metal Battery для развития нового типа аккумулятора и вывода его на рынок.
Теперь, после продвижения экспериментов с небольшим прототипом, компания должна перейти к следующему этапу: необходимо оптимизировать дизайн и, возможно, состав твёрдых компонентов батареи (корпус, токоприёмники), провести дополнительные тесты на коррозионную стойкость и, наконец, создать крупную модель, пригодную для тиражирования.
(Подробности новой работы можно найти в статье в Journal of the American Chemical Society.)
Муфельную печку с собой возить. Сущастливой конкуренции...
Уважаемый Леонид, изобретение расплавленной батареи уже
произошло лет 100 назад.
На любое изобретение нового типа батареи можно махать рукой и говорить, что батареи изобрели 100 лет назад. Полагаете, мы не знакомы с батареями на расплавленных солях? Но это не то же самое, что батарея на расплавленном металле.
В ZEBRA как бы есть твёрдых компонентов, не считая внешнего корпуса. Начиная с твёрдого электролита, хотя бы. Это принципиальная разница.
Параметры ZEBRA по нагрузке ещё нужно сравнить с параметрами магниево-сурьмяной батареи. Ещё цену (когда до цены реального изделия дойдёт).
Ещё — вы видели где-то ZEBRA в энергетических системах? На транспорте они встречаются, да. В энергосетях — вряд ли. Натриево-серные применяют в роли стационарных накопителей, это да. Но там свои проблемы с живучестью.
Так что за новый тип учёные взялись неспроста.
нанонизировать изобретенную электрохимию, она лучше не станет.
Ищите новую. Но батерейка же, пардон, полное говно. Температура высокая,
потенциал ниже плинтуса, удельные характеристики сравнимы с зеброй.
При 700 градусах моя бывшая жена занимается сверхвысокотемпературной
калориметрией в UC Davis. Дык у нее в расплавленных солях при такой температуре
растворяются образцы, которые нормальные люди не растворяют. Инженерного
гемора при таких температурах будет не просто много, а очень много.
До кучи мне совершенно непонятна логика людей отправляющих communication в JACS
на тему супермегагига «технологии» которую они «тестируют». Единственное объяснение
— продлить грант, инвесторам JACS абсолютно посараю.
Даже в оборонке кое где внедренны.
Надо снижать температуру, чтобы электролит не кипел. Интересно куда он испарился? Может там корпус не совсем герметичный?
Хотя вырождение электролита проблема всех расплавленных элементов.
Лучше бы сделали вот такую батарею на угле. Думаю мощность она тоже должна выдавать не хилую.
ecovillage.narod.ru/energy/jacques/coal_words.htm
Про герметичность корпуса — вероятно в опытном образце это не посчитали критичным.
А я и не предлагал в авто их пихать. Я предлагал их в качестве буферов на зарядных станциях использовать.»
-- не пойдёт ..
я вижу их применение вкупе с солнечными(зеркальными) электростанциями. Или, если придумают получше «термос» для частных домов(с ветряком и панелями и теплообменником под землей)Там теплообменник еще питаться теплоизлучением от такой батареи может или прямо дом обогревать..
Физику в школе учили ? Энергии ровно столько сколько утекает через теплоизоляцию. А учитывая что 85% КПД 15% — переходит в тепло.
Тридцать лет назад в СССР использовали/тестировали батареи для ракет к оторые лоя «разгона» (заряд они могли хронить годами) нагревались до 300*С
Блин!! Что бы было с янковской «наукой» если бы союз не развалилися и не было бы притока мозгов.
---....Необычный стационарный"
-- работали с ними в Свердловске УНЦ ИЭХ, и не 30 лет назад, а начали лет 40 назад и до сих пор делают , там же .. температуры в пределах 300-500 С. но это батареи .. а тут речь об аккумуляторах..
И потом, описанные вами батареи — другие. Другие! Хотя есть общие черты.
Была недавно статья про плетение нанонити, так там менеджер тоже был американец, а всю работу китаец делал.
Здесь та же петрушка.
Так что основная идея вполне могла принадлежать выходцу из СС... или китайцу :-)
-- работали с ними в Свердловске УНЦ ИЭХ, и не 30 лет назад, а начали лет 40 назад и до сих пор делают ,
/// Да вот и я о том же – скоро янки новый способ снимания грязных носков изобретать начнут и давать его в мембране для рекламы «самой передовой в мире янковской науки»…
А разница для людей 40 лет работающих в этой области между аккумулятором и батареей небольшая, был бы грант на исследования.
А если такая батарея остынет "
-- затвердевание и плавление -исключительно деструктивные для таких систем процессы. Они просто механически разрушают корпус..
Минусы: если батарея остынет — сразу накроется; если нарушится герметичность корпуса — выкипит электролит,;если упадет на бок или перевернется — выйдет из строя или взорвется; только для стационарного применения.
Вероятно подойдет для использования в больших стационарных накопителях энергии на крупных электростанциях или энергосетях, в комбинации с использование вместе с SOFC. Тепло «софкоф» или тепловых электростанций можно использовать для поддержания батарей в рабочем состоянии.
А солнышко и ветерок именно средневековье. Малоконцентрированность и ограниченность мощности. А на дворе 21 век вроде. Почему транспорт не летает весь? Да в энергии дело...
Обыватели склонны повторять услышаную пропаганду. И не думать что именно есть на самом деле эта «солнечная энергия» и ветерок. Ну для примера мы сейчас за год расходуем накопленное биомассой от солнышка за 10 000 лет примерно....
--------------------------------------------------------
Хорошо... Как только так сразу... Завернём вам кран... Что б не гавкали... :)))
----------------------
Заворачивай. Самому же жрать нечего будет.
---------------------------
Расскажите это немецкому городку, полностью обеспечивающему себя энергией и продающим ее излишки в сеть
Заворачивай. Самому же жрать нечего будет.
--------------------------------------------
А при чём тут вы? Вы нищета... Никто... Уже... Попрошайки... Вот китай другое дело...
---------------
у нас экспорт превышает импорт. То есть мы больше делаем чем потребляем, а рашка просто вывозит то, что за каменноугольный период добрые животные и растения накопили.. для таких вот паразитов.
У нас дома +26 постоянно и воду горячую на все лето не отключают.
Расскажите это немецкому городку "
-- Алёна, я досконально знаю экогомику солнч. энерг .. даже приличные большие — окупают себя более 9 лет.. малые — ваще незачёт .. это просто расход денег. Я разработал относительно более дешёвые с концентраторами -сделал патент , утилизируя и тепло и ток -вот тогда цифры серьёзно улучшаются срок уходит в 4-5 лет ..
И славнейший пу это бабло перераспределяет между чинушами. Типа того, как главарь банды. А што будет потом со страной — ему по барабану
--------------------------------------------
А надо было Боре Минтарскому?
я оч хорошо знаю КАК» —
-- Алена я почти 20 лет жил в Европе .. Франция вне городов — хуже России , деревни — убогие .. Германия- более-менее, но там социализм .. я сторонник Социализма — категорически за их систему у нас .. А богатенькая Европа живёт 15-20% в чужом жилье .. то есть рождаются и умирают в чужом .. в США ещё хуже .. А у нас нищих более 90 % в своём жилье ..(подарок социализма)..
А какие могут быть ТУТ 10 лет»
-- И там никакие 10 лет .. там тоже надо щас.. обслуживание солн.сит. — дело не дешёвое .. пыль — делает своё дело ..
Совсем другие реалии и менталитет.
Немцы не на быстрые деньги "
-- Ох .. расскажу маленькую Германск. историйку ,которая в самом деле произошла в Германии..
Однажды там ввели преференцию на покупку "собственной "ветряной энергии — кароче ,верующий народец понастроил курятники .. прошло 3-4 года, возврат ешё и близко не светил — а власть убрала преференции.. бедолаги так на корню их демонтировали и продавали по всей европе и куда только можно ..
А что, где-то отключают?
Вот именно так генальные идеи и приходют. Но лучше имхо крутить в рюмках рюмку с коньяком.
Допил горячий чай и пришли идеи безопасности — если такой маховик разорвется, то всех обдаст горячим расплавом соли и металлов, обильно нашпиговав осколками термооболочки!!!
Почему б не использовать и в аккумуляторах.
Все! Готов патент на электромобиль на металл-солевых расплавленных аккумуляторах в гибриде с маховиком и побочным производством этанола! )))
_А вот так гениальные идеи уходят... Много уже так ушло, бомжують...
Я что-то не понял про ВЫСОКИЙ ток нагрузки — 0,2 А/см2 — это большой ток?
Или на площадь чего этот ток меряли?
Я так полагаю, что на площадь зеркала расплавов, т.е. площадь их контакта. По идее, это аналог площади мембран в ТЭ или площади сепараторов/активных пластин в обычных аккумуляторах, например в свинцово-кислотных, стартерных, автомобильных.
О последних — пиковый стартерный ток в таких батареях может составлять 250-550 А. Общая площадь активных пластин внутри — ну примерно порядка 15 000 см2. Какая выходит нагрузка на 1 см2?
1. Величина ЭДС не указана, данных по термодинамике для антимонида магния я не нашел. От величины ЭДС зависит, насколько чувствительна система к омическим о прочим потерям.
2. температура плавления магния — 650 градусов, у сурьмы немногим ниже. Многовато для эксплуатации. С сернонатриевой батареей и с «Зеброй» попроще.
3. Нет данных по зависимости поляризации от плотности тока, указывается лишь, что можно заряжать/разряжать большим током.
4. Есть подозрение, что при неизбежно толстом слое электролита потери в нем будут неслабые.
5. Металлы часто заметно растворяются в солевых расплавах, что приводит к высокой скорости саморазряда. По этому поводу в статье тоже ничего нет.
Итог: статья — чистой воды реклама кота в мешке. Много треска и пыли, фейерверки и практически полное отсутствие вразумительной информации. Так что и повода для одобрямса, равно как и для критики, нет.