Исследователи из Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory (США) добились прорыва в области хранения энергии, перепрофилировав обычное химическое вещество, используемое на водоочистных сооружениях. Этот подход открывает новые перспективы для создания безопасных и экономичных батарей на водной основе, способных эффективно интегрироваться в национальные электрические сети, особенно с учетом прерывистых источников энергии, таких как ветер и солнце.
Исследование, опубликованное в Nature Communications, представляет батареи, основанные на железе, которые обладают удивительной циклической стабильностью. Эти батареи демонстрируют сохранение 98,7% своей максимальной емкости в течение тысячи последовательных циклов зарядки.
В основе новой технологии лежит металлоорганический комплекс железа(Fe)-НТМПА2, состоящий из хлорида Fe(III) и нитрилотри-(метилфосфоновой кислоты) (НТМФК). Этот комплекс предназначен для использования в водных железоокислительно-восстановительных проточных батареях. Полноячеечное тестирование показало, что батареи на основе этого комплекса в сочетании с католитом Fe-CN обладают выдающейся циклической стабильностью в течение 1000 циклов зарядки/разрядки.
При плотности тока 20 мА·см^2 батареи на основе железа-НТМПА2 демонстрируют высокий кулоновский КПД и энергоэффективность около 100% и 87% соответственно. Это означает, что энергия тратится с минимальными потерями, делая эту технологию не только эффективной, но и экономически выгодной.
Благодаря повышенному клеточному напряжению до 1 В, достигнутому с помощью сочетания католита Fe-Dcbpy/CN с высоким окислительно-восстановительным потенциалом, батареи на основе Fe-NTMPA2 могут обеспечивать практическую плотность энергии до 9 Втч/л.
Этот прорыв в области хранения энергии открывает новые горизонты для использования прерывистых источников энергии и обеспечения стабильности электроснабжения. Надежные и экономически эффективные батареи на основе железа могут стать ключом к переходу к более устойчивой и энергоэффективной энергетике.
