Характеристики проточных батарей улучшат за счет кинетики переноса электронов

Группа ученых из Питтсбургского университета США, исследовав проточные окислительно-восстановительные аккумуляторы (редокс-батреи, RFB) с точки зрения практического применения, пришла к выводу, что оптимизация кинетики переноса электронов между электролитами и электродами может иметь решающее

В опубликованной в журнале Joule статье исследователи рассказали, что наиболее популярные сейчас проточные батареи с ванадиевым электролитом довольно дороги. Поэтому сейчас разработки в области RFB направлены в основном на поиск альтернативных электролитов.

Наибольший интерес уделяется органическим и металлоорганическим веществам, так как их ключевые физико-химические свойства можно задавать в процессе синтеза. Определенных успехов в этой сфере добились, например, ученые из Университета Южной Калифорнии и компания Nanoflowcell, разработавшая электромобиль Quantino.

По мнению американской исследовательской группы при оценке конкурентоспособности проточных батарей необходимо учитывать три основные фактора: эффективность, срок службы и стоимость. Ученые отметили, что существующие ванадиевые редокс-батареи показывают высокую эффективность только при малой удельной мощности. Этот недостаток обусловлен кинетическими ограничениями окислительно-восстановительных пар ванадиевого электролита и пропускной способностью мембранных сепараторов.

Стоимость редокс-батарей значительно снижается при использовании электролитов, не содержащих ванадия. Причем крупные массивы проточных батарей оказываются существенно дешевле традиционных аккумуляторов, например, литий-ионных, так как для повышения емкости RFB достаточно просто увеличить объем используемого электролита.

Выход по напряжению проточных батарей, а вместе с ним и КПД всего аккумулятора, во многом зависит от кинетики переноса электронов на межфазной границе. В новом исследовании ученые подчеркнули, что для продвижения в этом направлении необходимы высококачественный электроанализ работы RFB и надежные методы определения характеристик применяемых активных материалов.

Кроме того, исследовательская группа считает, что производительность проточных батарей можно улучшить с помощью технологий электрохимического катализа, а также путем глубокого изучения кинетической стабилизации, что поможет повысить напряжение в элементах питания.

Источник: cell.com