Индустриальная революция 4.0 не произойдет, если у нас не будет надежных и недорогих способов хранения энергии. Ученые постоянно работают в этом направлении: кто-то совершенствует нынешние модели, а другие команды предлагают радикальные подходы.
New Atlas оценил пять наиболее провокационных идей для батарей будущего, представленных в 2018 году.
Бетонная башня
Представьте обычную пружину. Если сжать ее, в ней скопится потенциальная энергия. Если отпустить – энергия высвободится. Тот же принцип швейцарский стартап Energy Vault применил к штабелю бетонных блоков.
Подъемный кран высотой 120 м действует как палец – поднимая вверх бетонный блок весом 35 т, он запасает потенциальную энергию. Опускает – и получает ее обратно. По подсчетам инженеров компании, один такой кран может обеспечить энергией 20 домов в течение суток. Такая система стоит в разы дешевле литий-ионных аккумуляторов, а масштабировать ее проще простого: добавьте еще десяток блоков.
Батарейки любой формы
Разрабатывая дизайн пультов дистанционного управления, фонариков или часов, специалисты вынуждены учитывать отделение для батареек цилиндрической или прямоугольной формы. Но что если батареи можно было бы создавать любой формы, оптимально приспособленной для конкретного продукта?
В октябре ученые из Техасского университета и Университета Дьюка нашли способ печатать батареи произвольно формы из полилактида. Поскольку этот материал обычно не проводит электричество, исследователям пришлось добавить к нему смесь метилкарбоната, пропиленкарбоната и перхлората лития. В качестве анода они использовали графен, катода – углеродные нанотрубки.
Солнце в коробке
Отталкиваясь от идеи хранения энергии в расплаве солей, инженеры MIT разработали концепцию “солнца в коробке” – аккумулятора, работающего на расплавленном кремнии. Он не только запасает больше тепла, но и ярко светится при высоких температурах. Это значит, что вместо реакции теплообмена можно использовать фотоэлементы для получения электричества из света.
По оценкам инженеров, одна такая система обеспечит чистой энергией около 100000 домов.
3D-батарея
Обычные современные батареи состоят из катода на одном конце и анода на другом, с непроводящим сепаратором посередине. Ученые из Корнеллского университета (США) соединили их возможности в аккумуляторе интересной конструкции, придав ему способность заряжаться за считанные секунды.
Ключевой элемент изобретения – пористый анод, состоящий из тыс. полостей диаметром 40 нм. Каждая из них самостоятельно отвечает за сбор энергии. В качестве катода используют серу. Каждая пора покрыта электроно-изолирующим, но ионопроводящим слоем толщиной 10 нм.
Аккумулятор-позвоночник
Одним из наиболее интригующих примеров гибких батарей, созданных в этом году, стала разработка Колумбийского университета (США), вдохновленная человеческим позвоночником. Она состоит из набора катодов, анодов, сепараторов и токосъемника, соединенных гибкими элементами. Такая конструкция позволяет батарее изгибаться, сохраняя стабильное напряжение.
Разработчики добавляют, что их гибкая батарея обладает одной из самых высоких энергетических плотностей в своем классе. (ЭлектроВести/Энергетика Украины и мира)
