Аккумуляторы Aguion: аква-ионные гибридные батареи

Аккумуляторы Aguion: аква-ионные гибридные батареи

Накопители солнечной энергии – аккумуляторы, пока что остаются элементами несовершенными, что снижает эффективность современных гелиосистем в целом. Компании, заинтересованные в производстве генераторов солнечной энергии, постоянно находятся в поисках инноваций, которые позволяли бы сделать аккумуляторы солнечных генераторов эффективными и безопасными. Аккумуляторы резервного хранения энергии, как правило, построены на токсичных свинцово-кислотных батареях. Этот вариант опасный и малоэффективный.

Новые аккумуляторы для гелиосистем

Аква-ионная гибридная батарея (Aqueous Hybrid Ion) – так называется инновационный аккумулятор, изобретённый специально под применение в составе конструкций солнечных генераторов. Новая батарея заправляется водным электролитом вместо легковоспламеняющихся органических растворителей.

Опасные органические растворители применяются, к примеру, в литий-ионных батареях. Водный раствор, конечно же, безопаснее серной кислоты – неотъемлемого компонента электролита свинцово-кислотных батарей.

Аква-ионные аккумуляторы
Инновация текущего века — водные аккумуляторы. Пока что это громоздкие, массивные,  тяжёлые системы и  к тому же дорогие. Однако в ближайшем будущем производитель обещает перемены

Инновационные аква-ионные батареи характеризуются производителем как долговечные и безопасные устройства. Этот вид накопителей энергии не огнеопасен и не поддаётся влиянию коррозии.

Единственное что слегка снижает привлекательность новинки – в образе текущей модификации этот продукт выглядит громоздким и дорогостоящим. Однако в скором времени изобретатели водных аккумуляторов надеются на снижение их стоимости. И для этого имеются все основания.

Безопасное устойчивое хранилище

Технология производства аква-ионных гибридных батарей (AHI) родилась благодаря простой идее. Чтобы решить проблему роста потребности электрической энергии в мире и увеличить использование возобновляемых энергетических источников, необходимы широкомасштабные проекты. Цели таких проектов:

  • высокая производительность,
  • безопасность,
  • устойчивость,
  • экономичность.

И вот, некто профессор Джей Уайтак, нашёл решение задачи, поражающее простым и элегантным подходом. Это, пожалуй, поворотный момент в 200-летней технологии производства аккумуляторов. Новинка 21 века – аккумуляторные батареи, заправленные электролитом на морской воде.

Структура аква-ионной аккумуляторной батареи
Структура АКБ: 1 — токоприёмник из нержавеющей стали; 2 — катод на оксиде марганца; 3 — сепаратор хлопчато-синтетический; 4 — анод из углеродно-титано-фосфатного композита; 5 — морская вода

Занавес открывается: Aquion разработаны под использование раствора электролита, полученного по запатентованной технологии химии водных гибридных ионов (AHI).

Таким образом, аква-ионные батареи серии Aquion — это герметизированные электрохимические системы для солнечных генераторов, основанные на уникальном солевом электролите.

В отличие от конструкций проточных батарей (литий-ионных и свинцово-кислотных аккумуляторов), системы Aquion изготавливаются на базе обильно нетоксичных материалов, с применением современных экономичных технологий производства.

Аккумуляторы, где в качестве электролита работает солёная вода, не требуют технического обслуживания. Такие АКБ оптимизированы под каждодневную эксплуатацию в условиях сложных циклов работы.

Уникальная химия и внутреннее содержимое

Структура уникальной химии водного гибридного иона (AHI) выстраивается благодаря наличию следующих компонентов:

  • электролит на морской воде,
  • катод на оксиде марганца,
  • анод на карбонатном фосфате углерода,
  • сепаратор на синтетике с добавлением хлопка.

Электрические потенциалы на клеммах нового аккумулятора рождаются за счёт мягкой реакции интеркаляции на поверхностях анода и катода.

Аккумулятор новой конструкции
Аккумулятор новой конструкции — это своего рода революционный переворот в развитии индустрии производства солнечных генераторов, как промышленных, так и бытовых

Структуру водной гибридной батареи составляют уникальные в своём роде компоненты. Сама схема построения внутренней структуры АКБ незначительно отличается от классических аккумуляторов, но материалы внутренних компонентов более совершенные и главное – безопасные.

Например, токоприёмник аккумулятора выполнен из нержавеющей стали, а сепараторная решётка изготовлена на основе синтетического материала, содержащего высокий процент хлопка.

Продолжительность службы любой АКБ напрямую зависит от степени сопротивления токоприёмника коррозии металлов. Примеры попыток модернизации в этом направлении, к примеру, свинцово-кислотных батарей, практически не принесли положительных результатов.

Для новой же конструкции аккумуляторов AHI (Aqueous Hybrid Ion) этой проблемы фактически не существует. Сама внутренняя структура аккумуляторов с электролитом на морской воде исключает фактор проявления коррозии металлов.

Отдельного внимания внутри водно-ионного аккумулятора заслуживают конструкции электродных пластин анода и катода. Анод сделан из композита, главными составляющими которого выступают углеродное волокно и титан.

Правда, наличие такого мощного тандема сказывается на стоимости аква-ионных батарей. Цена водно-ионных аккумуляторов пока что остаётся высокой.

Но с течением времени этот недостаток, скорее всего, будет сведён к нулю, если принимать во внимание активное развитие производства углеродного волокна.

Термические и химические свойства

Аква-ионные батареи не способны самовоспламеняться, корродировать или взрываться, независимо от условий эксплуатации и состояния заряда.

Исключение составляет чрезмерный заряд сверх установленной нормы, приводящий к повышенному газообразованию внутри корпуса батареи.

Схема действия аква-аккумулятора
Элементы: 1 — терминал; 2 — корпус; 3 — токоприёмник; 4 — хлопковый сепаратор; 5 — карбоновый анод; 6 — катод на оксиде марганца; 7 — электролит на водной основе; 8 — нагрузка

Система на водной основе имеет ограниченное значение температуры за счёт новых технологических подходов. Невозможно в принципе, чтобы какие-либо внутренние реакции аква-ионного аккумулятора нагревали прибор выше 100°C.

При таком уровне температуры вода испаряется, что приведёт к условиям полного размыкания электрической цепи между анодом и катодом.

Термические аварии невозможны в химии AHI по причинам вполне очевидным. Морская вода попросту не даёт формироваться литий-металлам, дендритам, окислам.

Эти вещества растворяются в солёной воде и не образуют наростов на поверхностях рабочих пластин, что могло бы привести к короткому замыканию.

Экологическая чистота конструкции

Батареи AHI имеют экологически чистую электрохимическую конструкцию, где не содержатся тяжелые металлы, токсичные химические вещества, неорганические растворители или прочие вредные материалы.

Работа аккумуляторов AHI никак не связана с тяжелыми металлами или токсичными веществами:

  • свинцом,
  • каустиком,
  • серной кислотой,
  • гекса-фтор-фосфатом лития.

Накопители энергии – аккумуляторные водные батареи типа AHI, достаточно безопасны, чтобы подвергать их утилизации традиционным методом — через бытовые мусоросборники.

Аква-ионные АКБ для солнечных генераторов
Блок водных гибридных батарей, применяемых в составе промышленной установки для генерации электрической энергии от солнца. Новые АКБ показывают впечатляющие результаты

Конструктивные особенности аква-ионных батарей обеспечивают полную герметичность системы. Поэтому инновационные накопители энергии не требуют технического обслуживания.

Также среди особенностей приборов следует выделить эффект самостоятельного балансирования. Результат очевиден: аква-ионные аккумуляторы не нуждаются в уравнительном заряде или в системах управления заряда/разряда АКБ, подобных системам BMS (Battery Management System).

Преимущества над традиционными АКБ

Структура аква-ионных аккумуляторов AHI характерна отсутствием каких-либо подвижных частей. Эти приборы не входят в класс проточных батарей, требующих внедрения сложных системы пролива.

Среди таких, к примеру, некоторые виды широко распространённых свинцово-кислотных аккумуляторов. Наконец, водные аккумуляторные батареи не требуют активной балансировки элементов, как те же литий-ионные аккумуляторы.

Батарея из аква-ионных АКБ
Батарея из аква-ионных аккумуляторов, которая успешно используется уже больше года на одной из гелиоустановок Исландии. За этот промежуток времени не было ни единой замены АКБ

Водный электролит обеспечивает естественную перезарядку и одновременно надёжно защищает от глубоких разрядов. Наряду с высоким импедансом системы, морская водная электролитическая среда позволяет аква-ионным батареям AHI самостоятельно балансировать потенциал под необходимую конфигурацию.

Этот вид аккумуляторов поддерживает:

  • повседневную глубокую цикличность,
  • обширные температурные перепады,
  • нестабильность цикла заряда/разряда.

В дополнение к преимуществам, выраженным безопасностью и устойчивостью за счёт использования воды в качестве электролита, есть ещё одно значимое преимущество.

Суть преимущества заключается в том, что термальная масса воплощенной водной среды исключает быстрый нагрев и такое же скорое охлаждение. Таким образом, аква-ионные аккумуляторы поддерживают эксплуатацию в очень широком температурном диапазоне.

Химия водных аккумуляторов AHI основана на механизмах заряда/разряда, которые активно работают независимо от текущего состояния заряда АКБ.

Это первый и пока что единственный вид батарей, которые могут долгое время пребывать в условиях частичного или полного отсутствия заряда и при этом не утрачивать рабочей мощности, как это характерно для свинцово-кислотных и литиевых АКБ.

Модуль на базе водных АКБ
Мощный модуль энергетической солнечной установки, построенный на базе водных гибридных аккумуляторных батарей. Такой модуль способен хранить огромное количество энергии

Конечно же, для полного «счастья» необходима практика и результаты работы новинки по итогам реальной долговременной эксплуатации.

Бывает так, когда изобретатель или производитель делает уверенную заявку, а в итоге практических исследований эта заявка проваливает экзамен.

Но изобретатели новых аква-ионных аккумуляторов, по всей видимости, настроены на серьёзный успех. Что же, время покажет, насколько хороши инновационные аккумуляторные батареи для солнечной энергии, наполненные солнечной морской водой.

Обзорный материал от производителя аккумуляторов


Написано по материалам: Aquionenergy

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *