Текуће батерије: молим те, улиј ми електроне!
Научници са Института Фраунхофер у Немачкој изводе озбиљне развојне радове на пољу електричних батерија, алтернативних класичним. Са технологијом редокс протока, процес складиштења електричне енергије је заиста радикално другачији ...
Батерије, које се пуне течношћу као горивом, уливају се у аутомобил са бензинским или дизел мотором. Можда звучи утопијски, али за Јенса Ноацка са Фраунхофер института у Пфинзталу у Немачкој ово је заправо свакодневни живот. Од 2007. године развојни тим у којем је укључен у пуном јеку развија овај егзотични облик пуњиве батерије. У ствари, идеја проточне или такозване проточне редокс батерије није тешка, а први патент у овом подручју датира још из 1949. године. Сваки од два ћелијска простора, одвојена мембраном (слично горивним ћелијама), повезана је са резервоаром који садржи одређени електролит. Због тенденције супстанци да хемијски међусобно реагују, протони се прелазе из једног електролита у други кроз мембрану, а електрони се усмеравају кроз струјни потрошач повезан са два дела, услед чега тече електрична струја. После одређеног времена, два резервоара се испразне и напуне свежим електролитом, а коришћени се „рециклира“ на станицама за пуњење.
Иако све ово изгледа одлично, нажалост још увек постоје многе препреке за практичну употребу ове врсте батерија у аутомобилима. Густина енергије редокс батерије ванадијум електролита је у опсегу од само 30 Вх по килограму, што је отприлике исто као и оловно киселинска батерија. За складиштење исте количине енергије као модерна литијум-јонска батерија од 16 кВх, на тренутном нивоу редокс технологије, батерији ће бити потребно 500 литара електролита. Плус све периферије, наравно, чија је запремина такође прилично велика – кавез неопходан да обезбеди снагу од једног киловата, као кутија за пиво.
Takvi parametri nisu pogodni za automobile, s obzirom na to da litijum-jonska baterija skladišti četiri puta više energije po kilogramu. Međutim, Jens Noack je optimista, jer razvoj događaja u ovoj oblasti tek počinje i izgledi su obećavajući. U laboratoriji, takozvane vanadijum polisulfid bromidne baterije postižu gustinu energije od 70 Wh po kilogramu i po veličini su uporedive sa nikl metal hidridnim baterijama koje se trenutno koriste u Toyoti Prius.
Ово смањује потребну запремину резервоара на пола. Захваљујући релативно једноставном и јефтином систему пуњења (две пумпе пумпају нови електролит, две исисавају искоришћени електролит), систем се може напунити за десет минута дајући домет од 100 км. Чак и системи за брзо пуњење попут оног који се користи у Тесла Роадстеру трају шест пута дуже.
У овом случају не чуди што су се многе аутомобилске компаније окренуле истраживању Института, а држава Баден-Виртемберг је за развој издвојила 1,5 милиона евра. Међутим, и даље ће бити потребно време да се дође до фазе аутомобилске технологије. „Ова врста батерија може веома добро да ради са стационарним системима напајања, а ми већ правимо експерименталне станице за Бундесвер. Међутим, у области електричних возила, ова технологија ће бити погодна за примену за десетак година“, рекао је Ноак.
Егзотични материјали нису потребни за производњу проточних редокс батерија. Нису потребни скупи катализатори попут платине која се користи у горивим ћелијама или полимера попут литијум-јонских батерија. Висока цена лабораторијских система, која достиже 2000 евра по киловату снаге, резултат је само чињенице да су јединствени и да се израђују ручно.
У међувремену, стручњаци института планирају изградњу сопственог ветропарка, где ће се одвијати процес пуњења, односно одлагања електролита. Са редокс протоком, овај процес је ефикаснији од електролизе воде у водоник и кисеоник и њиховог коришћења у горивим ћелијама – инстант батерије обезбеђују 75 одсто електричне енергије која се користи за пуњење.
Можемо замислити станице за пуњење које, заједно са конвенционалним пуњењем за електрична возила, служе као одбојници против вршног оптерећења електроенергетског система. На пример, данас се многе ветротурбине у северној Немачкој морају искључити упркос ветру, јер би у супротном преоптеретиле мрежу.
Што се тиче безбедности, нема опасности. „Када помешате два електролита, дође до хемијског кратког споја који одаје топлоту и температура се пење и до 80 степени, али ништа се друго не дешава. Неке течности наравно нису безбедне, али бензин и дизел такође. Упркос потенцијалу проточних редокс батерија, истраживачи са Института Фраунхофер такође вредно раде на развоју литијум-јонске технологије ...
tekst: Александар Блох
Редок проточна батерија
Редокс батерија је заправо крст између конвенционалне батерије и горивне ћелије. Струја тече услед интеракције између два електролита - један је повезан са позитивним полом ћелије, а други са негативним. У овом случају, један даје позитивно наелектрисане јоне (оксидација), а други их прима (редукција), отуда и назив уређаја. Када се достигне одређени ниво засићења, реакција се зауставља и пуњење се састоји у замени електролита свежим. Радници се враћају обрнутим поступком.
