Новый дизайн пористых электродов повышает производительность проточных батарей

Ученые из Университета Ватерлоо (Канада) перепроектировали ключевой компонент проточных батарей — пористый электрод, используя трехмерную геометрию с минимальной поверхностью (TPMS). Новая конструкция, напечатанная на 3D-принтере, улучшает поток электролита внутри батареи, что обеспечивает более полные реакции хранения и высвобождения энергии. Этот подход может сделать проточные батареи более эффективным и безопасным решением для хранения энергии от возобновляемых источников, таких как ветер и солнце.

Проточные батареи отличаются от литий-ионных: они используют водный электролит, который менее пожароопасен, а энергия хранится в жидком электролите во внешних резервуарах. Увеличение объема резервуара напрямую расширяет емкость, что делает такие батареи идеальными для крупномасштабного хранения энергии. Инновация команды заключается в применении TPMS-структур, встречающихся в природе, например, в структуре белков и цитоскелета. После тестирования нескольких вариантов, наиболее эффективной оказалась геометрия «алмаз», которая повысила производительность батареи на 52%.

Электроды были созданы с помощью цифровой световой проекции и 3D-печати с последующей термической обработкой для преобразования в проводящий углеродный материал. Успешные испытания в реальной проточной батарее подтвердили, что напечатанные на 3D-принтере электроды работают в практических условиях. Данное исследование, опубликованное в Журнале хранения энергии (Journal of Energy Storage), представляет собой концептуальное доказательство, которое может проложить путь к созданию более эффективных и масштабируемых проточных батарей для интеграции в энергосистемы.