Проточные батареи на основе брома работают следующим образом: энергия запасается путем химической реакции между частицами бромида и молекулами брома. Преимуществом таких батарей является доступность исходных веществ и высокая способность сохранять электричество. Но есть проблема: при зарядке батареи выделяется много активного брома, который негативно влияет на внутренние компоненты, вызывая износ и повреждение деталей, пишет ScienceDaily.
Обычно для решения этой проблемы применяют специальные добавки — комплексообразователи, которые связывают лишний бром. К сожалению, подобные добавки иногда делают электролит нестабильным, создавая трудности в управлении работой батареи. Ученые под руководством профессора Сяньфэна Ли из Китая нашли уникальное решение проблемы коррозии в проточных батареях на основе брома. Они предложили химическую реакцию, в которой участвуют сразу два электрона, а не один, как раньше. Это значит, что в процессе запасания энергии создается гораздо меньше активного брома, который способен нанести ущерб аккумулятору.
В рамках исследования специалисты использовали особые вещества — амины. Эти соединения способны присоединять молекулы брома, образуя новые стабильные структуры. Так, количество активного брома в электролите становится минимальным — всего около 7 миллимолей на литр раствора. Ранее использовалась обычная схема: ион бромида отдавал один электрон, превращаясь в чистый бром (Br₂). Новая схема действует иначе: ион бромида отдает сразу два электрона, формируя безопасный продукт взаимодействия с аминами. Такой механизм существенно увеличил объем сохраненной энергии и улучшил характеристики аккумулятора.
Кроме того, применение малобромового электролита позволило отказаться от дорогих защитных покрытий и мембран. Ученые заменили их простыми и доступными материалами. Исследования показывают, что батарея способна выдержать сотни циклов разрядки-зарядки без потери производительности и признаков износа. В частности, при тестировании лабораторной модели батареи мощностью 5 киловатт были достигнуты впечатляющие показатели: устройство проработало более 700 циклов, сохранив высокий коэффициент полезного действия — больше 78% при высоких нагрузках. Самое важное — проверка показала отсутствие повреждений внутренних компонентов, что подтверждает надежность предложенного подхода.
Ранее инженеры выявили неявный механизм поломки аккумуляторов.
