Новости

Aug 20, 2023

От концепции к реальности: развитие Molten

От концепции к реальности: развитие технологии аккумуляторов на расплавленной соли. Мир быстро переходит к возобновляемым источникам энергии, таким как солнечная и ветровая энергия, чтобы удовлетворить постоянно растущие потребности.

От концепции к реальности: развитие технологии аккумуляторов на расплавах солей

Мир быстро переходит к возобновляемым источникам энергии, таким как солнечная и ветровая энергия, чтобы удовлетворить постоянно растущий спрос на электроэнергию и бороться с изменением климата. Однако прерывистый характер этих источников энергии требует разработки эффективных и экономичных решений по хранению энергии. Одной из многообещающих технологий, которая набирает обороты в последние годы, является аккумуляторная батарея на основе расплавленной соли, которая предлагает многочисленные преимущества по сравнению с традиционными аккумуляторными технологиями, такими как литий-ионные и свинцово-кислотные батареи.

Батареи с расплавленной солью, также известные как жидкометаллические батареи, представляют собой тип высокотемпературной батареи, в которой в качестве электролита используются расплавленные соли. Концепция батарей на основе расплавленной соли возникла в 1960-х годах, когда исследователи из Национальной лаборатории Ок-Ридж в США начали изучать потенциал использования расплавленных солей в батареях для хранения энергии. Однако только в начале 2000-х годов интерес к этой технологии возродился, в первую очередь из-за растущей потребности в крупномасштабных решениях по хранению энергии для интеграции возобновляемых источников энергии.

Основной принцип аккумуляторов с расплавленной солью заключается в использовании двух несмешивающихся жидкометаллических электродов, разделенных расплавленным солевым электролитом. Электроды обычно изготавливаются из металлов с различным электрохимическим потенциалом, таких как магний и сурьма, а электролит обычно представляет собой смесь солей щелочных металлов, таких как хлорид лития и хлорид калия. Когда аккумулятор заряжается, электрохимическая реакция между электродами и электролитом приводит к тому, что менее реакционноспособный металл растворяется в электролите, а более реактивный металл осаждается на отрицательном электроде. При разряде происходит обратная реакция с выделением электрической энергии.

Одним из ключевых преимуществ аккумуляторов с расплавленной солью является их способность работать при высоких температурах, обычно от 400 до 700 градусов Цельсия. Эта высокотемпературная операция обеспечивает более быструю и эффективную электрохимическую реакцию, что приводит к более высокой плотности энергии и мощности по сравнению с обычными батареями. Кроме того, использование жидких электродов и электролитов устраняет необходимость в твердых сепараторах и токосъемниках, которые могут со временем разрушаться и ограничивать срок службы традиционных батарей.

Более того, батареи с расплавленной солью по своей сути безопаснее, чем батареи других технологий, поскольку высокая рабочая температура предотвращает образование дендритов, которые могут вызвать короткое замыкание и тепловой разгон в литий-ионных батареях. Кроме того, материалы, используемые в батареях с расплавленной солью, широко распространены и относительно недороги, что делает их привлекательным вариантом для крупномасштабных систем хранения энергии.

Несмотря на эти преимущества, существует еще несколько проблем, которые необходимо решить, прежде чем батареи с расплавленной солью смогут стать основным решением для хранения энергии. Одним из основных препятствий является разработка подходящих материалов и конструкций, способных противостоять высоким температурам и коррозионному воздействию расплавленных солей. В настоящее время исследователи изучают различные подходы к решению этой проблемы, такие как использование современной керамики и тугоплавких металлов для изготовления компонентов аккумуляторов.

Еще одной проблемой является относительно низкая энергоэффективность аккумуляторов с расплавленной солью, которая обычно составляет от 70 до 80 процентов. В основном это связано с высокими тепловыми потерями, связанными с высокотемпературной работой аккумулятора. Чтобы повысить энергоэффективность, исследователи изучают методы снижения рабочей температуры аккумулятора без ущерба для его производительности, такие как использование эвтектических смесей солей с более низкими температурами плавления.

В заключение отметим, что технология аккумуляторов с расплавленной солью прошла долгий путь с момента ее появления в 1960-х годах, а последние достижения в области материаловедения и техники приблизили ее к тому, чтобы стать жизнеспособным крупномасштабным решением для хранения энергии. Поскольку исследования продолжают решать остающиеся проблемы, вполне вероятно, что батареи с расплавленной солью будут играть решающую роль в глобальном переходе к возобновляемым источникам энергии и более устойчивому будущему.