Китайські вчені розробили нові органічні молекули на основі нафталіну для водних проточних редокс-батарей, що забезпечують високу стабільність і тривалий термін служби, відкриваючи перспективи для заміни рідкісних металів і зниження вартості енергозберігаючих технологій.
Проточні редокс-батареї є привабливою альтернативою літій-іонним акумуляторам завдяки їхній безпеці та нижчій вартості. Вони виробляють електричний струм за рахунок окисно-відновних реакцій у рідких електролітах. Проте їхня енергетична щільність поступається літій-іонним батареям, а залежність від рідкісних металів, таких як ванадій, обмежує поширення цієї технології. Китайські вчені з Інституту хімічної фізики Даляня знайшли вирішення цієї проблеми, розробивши нові органічні молекули, що значно покращують стабільність і продуктивність проточних батарей.
Проточні редокс-батареї класифікуються на водні та неводні залежно від типу розчинника. Водні батареї мають високі експлуатаційні характеристики, проте органічні молекули, що використовуються в них, часто деактивуються через побічні реакції, що скорочує термін служби батарей і підвищує вартість їх обслуговування. Для розв’язання цієї проблеми дослідники з Даляня розробили похідні на основі нафталіну, зокрема з активними гідроксилами та диметиламіном, які забезпечують стабільність молекул навіть під впливом повітря.
Під час випробувань нова нафталінова проточна батарея показала відмінні результати. За концентрації електроліту 1,5 моль/л, батарея зберігала стабільну продуктивність протягом 850 циклів, що еквівалентно приблизно 40 дням безперервної роботи, демонструючи ємність 50 А*год/л. Коли ж електроліт постійно контактував з повітрям, батарея почала втрачати продуктивність лише після 600 циклів (близько 22 днів), що є значним поліпшенням у порівнянні з попередніми органічними системами.
Крім того, дослідники протестували дослідний блок проточних батарей на стабільність і ефективність у лабораторних умовах. При ємності 330 А*год цей блок продемонстрував стабільність протягом 270 циклів зі збереженням 99,95% ємності на кожен цикл, що свідчить про його високу надійність.
У сучасній енергетиці надійний накопичувач енергії повинен бути здатний зберігати заряд щонайменше вісім годин і швидко віддавати його при потребі. Проточні редокс-батареї є однією з провідних технологій у цій галузі, і завдяки останнім дослідженням вони можуть стати ще ефективнішими. Крім того, південнокорейські вчені також роблять прогрес, шукаючи альтернативу ванадію, що відкриває нові горизонти для розвитку та масштабування проточних батарей.