Новый дизайн пористых электродов повышает производительность проточных батарей
Исследователи из Университета Ватерлоо перепроектировали пористые электроды, вдохновившись природными структурами, что позволило повысить эффективность проточных батарей на 52%
Короткое резюме
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.
Повышение производительности на 52%
Оптимизированная TPMS-структура «алмаз» позволила значительно улучшить коэффициент полезного действия (КПД) проточной батареи
Природный источник вдохновения
Трехмерные поверхности с минимальной энергией, подобные тем, что встречаются в живых организмах, использованы для улучшения транспортных свойств электрода
Успешное применение 3D-печати
Электроды, напечатанные на 3D-принтере и прошедшие термическую обработку, были успешно протестированы в реальной батарее
Масштабируемый потенциал
Новая технология может привести к созданию более эффективных и безопасных решений для хранения энергии в масштабах сети
Текст сгенерирован с использованием ИИ
