Потребность в надежных возобновляемых источниках энергии быстро растет, поскольку страны по всему миру, в том числе Швейцария, активизируют свои усилия по борьбе с изменением климата, поиску альтернатив ископаемому топливу и достижению целей перехода к энергетике, установленных их правительствами. Но возобновляемая энергия не может быть эффективно включена в электрические сети, пока не появится способ хранить ее в больших масштабах.
«Большинство форм возобновляемой энергии зависят от погодных условий, что приводит к большим колебаниям мощности, которую они поставляют», - говорит Даник Рейнард, доктор философии. студент Лаборатории физической и аналитической электрохимии (LEPA) EPFL. «Но электросети не предназначены для управления такими колебаниями». Водород, поскольку он может обеспечивать постоянную энергию независимо от погоды, в настоящее время привлекает все большее внимание.
Ученые LEPA в течение нескольких лет работали над двойной проблемой производства чистого водорода и хранения энергии. Они только что представили новую систему, которая объединяет обычную проточную окислительно-восстановительную батарею - в настоящее время один из самых многообещающих методов для крупномасштабного стационарного накопления энергии - с каталитическими реакторами, которые производят чистый водород из жидкости, протекающей через батарею. Система LEPA так же эффективна, как и обычные, но предлагает большую гибкость и емкость для хранения энергии. Он также производит чистый водород по более низкой цене. Исследование ученых опубликовано в Cell Reports Физическая наука.
Проточные окислительно-восстановительные батареи наиболее перспективны для хранения энергии
Проточные окислительно-восстановительные батареи состоят из двух резервуаров, разделенных электрохимическим элементом. Две жидкости электролита с высокой проводимостью - одна с положительным зарядом, другая с отрицательным зарядом - циркулируют по резервуарам и мимо элемента, вызывая химическую реакцию, в которой происходит обмен электронами. Эти батареи хранят энергию в электрохимической форме, как и литий-ионные батареи, используемые в смартфонах, но с гораздо более длительным сроком службы и с гибкими возможностями генерации и хранения энергии, что означает, что они могут быстро реагировать на колебания в энергоснабжении и спросе.
Для создания своей системы ученые LEPA взяли обычную проточную окислительно-восстановительную батарею и улучшили ее, добавив два каталитических реактора. Эти реакторы производят водород из жидкости, циркулирующей по резервуарам. «Водород образуется посредством каталитического процесса, в котором энергия батареи используется для разделения молекул воды на два компонента, водород и кислород», - говорит Рейнард. «Но этот водород можно считать чистым, только если энергия, используемая для зарядки батарей, является возобновляемой».
Чистый, чистый водород с увеличенной и гибкой емкостью
LEPA technology предлагает ряд преимуществ как для производства водорода, так и для хранения энергии. Обычные проточные окислительно-восстановительные батареи после полной зарядки больше не могут хранить энергию. «Однако в нашей системе, когда батарея полностью заряжена, она может сбрасывать жидкость во внешние реакторы. Они, в свою очередь, генерируют водород, который можно хранить и использовать позже, освобождая место для хранения в самой батарее», — говорит Рейнард.
Водород, производимый системой LEPA, является чистым, его нужно только высушить и сжать для оптимального хранения. Эта система также более безопасна, чем обычные, потому что она генерирует кислород и водород отдельно, а не одновременно, поэтому риск взрыва меньше.
Будущее зарядных станций для водородных автомобилей?
Технология LEPA может быть особенно полезна в транспортных приложениях. По мере того, как все больше и больше водителей принимают электрические транспортные средства, спрос на электричество и чистый водород резко возрастет. Зарядка этих транспортных средств оказывает давление на электросети и создает скачки нагрузки, которые операторам сетей трудно спланировать. «Согласно данным Швейцарского федерального управления энергетики за 2020 год, на транспортный сектор приходится около 33% потребления энергии в Швейцарии», - говорит Рейнард. «Наши батареи, помимо производства водорода, могут также служить буферами для сглаживания пиков этого спроса».
ЭЛЕ Таймс
-
ЭЛЕ Таймсhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsНовый дизайн-комплект открывает двери для нового поколения микросхем
-
ЭЛЕ Таймсhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsКаковы преимущества и варианты использования SiC МОП-транзисторы?
-
ЭЛЕ Таймсhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsInfineon поддерживает развитие экосистем в зеленом сельском хозяйстве
-
ЭЛЕ Таймсhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsПоследние складные устройства Samsung Galaxy Z уже доступны