Изобретены аккумуляторы на жидких электролитах

02.02.2012

В одной из национальных лабораторий США (Sandia National Laboratories), были созданы аккумуляторы, которые используют безводные жидкие электролиты. В состав этих обратимых топливных элементов входят распространенные металлы, такие как железо, медь, диэтаноламин и 2-этилгексаноат. Данная разработка показывает значительные, до этого нигде не достигнутые результаты в характеристике энергосбережения.

Химик Трэвис Андерсон возглавляет исследования в этом направлении. На базе ОВОТЭ (окислительно-восстановительных обратимых элементов) команда Андерсона добилась существенного результата, применив доселе неиспользуемый подход. Заменив традиционные системы, использовавшие растворы жидких солей металлов, были изобретены принципиально новые безводные жидкие смеси на базах переходных металлов (марганец, медь, железо, ванадий, кобальт, никель).

Эти безводные жидкие смеси разработчики назвали Transition-metal-based ionic liquid или же сокращенно MetILs. В общей сложности было проверено больше двухста комбинаций безводных катионов, лигандов и анионов на базах разных соединений. К тому же пять из них, учитывая электрохимическую эффективность, превосходят даже  ферроцен, чья электрохимическая обратимость считается эталоном. Цитируя господина Андерсана теперь нет необходимости растворять соль в растворителях, так как в его лаборатории была создана соль, которая сама является уникальным растворителем. Одной из самых перспективных смесей разработанных для ОВОТЭ, является смесь — Cu(DEA)6(EHN)2 (где DEA — диэтаналомин, а EHN — 2-этилгексаноат), в состав которой входит только медь, 2-этилгексаноата с диэтаноламином. Эти компоненты более доступные, чем литий, который используется в самых современных и эффективных аккумуляторах. В ряде экспериментов проведенных по испытанию безводных жидких смесей результаты втрое превышали результаты ферроцена.

В обычных электролитах ток вырабатывается, в случае, когда реакция следует в одном направлении, а зарядка аккумулятора осуществляется в случае  обратного направления реакции. Показатели обратимости реакций в новых веществах MetLs заметно превышают лучшие когда-либо проведенные и достигнутые результаты, заверяет национальная лаборатория США.

Изготовлять радикально новые типы электролитов сравнительно несложно. Соли специальных металлов, лучшие результаты в которых показывает медь, нагревают (до комнатной температуры) со специальными комбинациями лигандов. Зачастую используются лиганды алифатических аминоспиртов. Сам же процесс требует небольшое количество энергии, а за счет своей уникальности его можно будет использовать даже в промышленных условиях.
Отметим, что возможная концентрация в новых электролитах активных металлов может превышать их количество в ранних версиях электролитов. У жидких электролитов повышенная вязкость, а при перемешивании активных веществ, приводящих к понижению эффективности у обычных аккумуляторов, их концентрация здесь соответственно понижается. Уже сейчас химик Трэвис Андерсон  заявляет о плотности запасания в современных аккумуляторах энергии, количество которой будет в три раза больше, чем в лучших современных батареях.

Перспективность новых аккумуляторов уже высоко оцениваются и промышленниками, которые считают приоритетным запасать энергию таких непостоянных стихий как ветер и солнце. Также перспективу жидких электролитов желают использовать корпорации, разрабатывающие бортовые системы накопления электромобиля.