Одной из основных проблем возобновляемой энергетики, особенно в случаях с энергией солнца и ветра, является зависимость генерации от времени суток или погодных условий. Изменить такое положение вещей возможно, если отрасли будет предоставлена дешевая, долговечная и вместительная батарея, которая сможет использоваться для хранения энергии на уровне центральных сетей и, при необходимости, поставлять ее обратно.
Благодаря хорошей производительности, высокой плотности энергии и малой массе, в мире бытовой электроники и электромобилей сегодня доминируют литиевые аккумуляторы. Но литий слишком дорогой материал для хранения энергии в масштабах сети, и когда речь заходит о создании батареи для целого города, размер и вес отходят на второй план, уступая место дешевизне, безопасности и надежности технологии.
Разработать такое энергохранилище поможет способ, предложенный группой исследователей MIT, которые обратились к идее 50-летней давности. Несмотря на то, химический состав батареи, в основе которой лежат расплавленные натриевые соли, был впервые описан в 1968 году, эта концепция никогда не была применена на практике из-за одного существенного недостатка: для ее использования требовалась тонкая разделительная мембрана, и единственным известным материалом с необходимыми свойствами для этого элемента была недолговечная и хрупкая керамика.
С пропускающими только определенный тип электронов мембранами, толщина которых сопоставима с бумагой, в реальных условиях эксплуатации батареи подвергались преждевременным разрушениям. Поэтому, помимо нескольких специализированных приложений, система никогда широко не внедрялась.
Американские ученые использовали новый подход, в котором функции этой мембраны выполняются металлической сеткой, покрытой нитридом титана. Он является гораздо более прочным и гибким материалом, который способен выдерживать жесткий режим эксплуатации промышленных систем хранения энергии.
«Я полагаю, что это прорыв, — говорит Дональд Садоуэй, руководитель исследования. — Потому что впервые за пять десятилетий этот тип батареи, преимущества которого включают дешевое и доступное сырье, очень безопасные эксплуатационные характеристики и способность выдерживать множество циклов перезарядки без деградации – может, наконец, получить практическое применение».
Технология мембранной стальной решетки может быть задействована в целом ряде систем хранения с использованием расплавленных солей. И хотя она не применима к небольшим мобильным батареям, как в смартфонах или электрокарах, исследователи уверены, что их изобретение может стать поворотным моментом для массового внедрения крупномасштабных стационарных и дешевых энергохранилищ.
