Системы хранения энергии будут играть ключевую роль при переходе на возобновляемые источники. Идеальным решением обещают стать проточные батареи — гигантские сооружения, которые используют емкости с жидким электролитом для хранения электроэнергии и способные обеспечить электричеством тысячи домов.

Проблема в том, что за последние несколько лет цены на ванадий существенно выросли, а с развитием индустрии могут и вовсе взлететь. Поэтому ученые ищут способ заменить ванадий на органические соединения, которые также могут захватывать и высвобождать электроны.

Группе исследователей из Гарвардского университета удалось создать стойкую органическую молекулу, которая теряет только 3% от своей пропускной способности в год. Она пока нестабильна, но по сравнению с предыдущими попытками считается настоящим прорывом.

Железо — еще одна многообещающая альтернатива ванадию. Компания EES из Портленда даже создала прототип такой батареи.

Правда, она требует, чтобы электролиты работали при уровне рН от одного до четырех и в кислотной среде, похожей на уксус.

Ученые из Университета штата Юта нашли способ, при котором проточные аккумуляторы могут работать с нейтральным рН. Они взяли железосодержащий электролит — ферроцианид — который раньше уже пытались применять в таких целях. Но он плохо растворялся в солевых растворах, ограничивая энергоемкость аккумулятора.

Поэтому ведущий автор исследования Лю Тяньбао со своими коллегами решили заменить соли на аммоний — соединение на основе азота, которое позволяет растворить, по меньшей мере, в два раза больше ферроцианида. Емкость батареи, соответственно, удваивается.

Она на протяжении 1000 циклов заряда/разряда (это сравнимо с тремя годами службы) не показывает ни малейших признаков деградации.

Еще один вариант — использовать электролиты, изготовленные из металлосодержащих органических соединений — полиоксометаллатов. Они могут хранить гораздо больше энергии при том же объеме занимаемых емкостей. Ученые из Университета Глазго опубликовали результаты своей работы в журнале Nature Chemistry, отчитавшись о том, что их проточные батареи на основе полиоксометаллатов хранят в 40 раз больше энергии, чем ванадиевые того же размера.

Другой эффективной системой хранения для энергосетей, работающих на возобновляемых источниках, могут стать никель-водородные аккумуляторы. Их можно перезаряжать 20-30 тысяч раз без серьезной деградации.

Ранее сообщалось, что гибридную ветростанцию Siemens Gamesa подключили к хранилищу на проточных батареях. Работа проточных редокс-аккумуляторов основывается на окислительно-восстановительной реакции. Для аккумуляции потенциальной энергии в батареях используются ионы ванадия.