Электромобилям требуется, чтобы энергия была доступна в любом месте и в любое время без задержек для подзарядки, но солнечная энергия и ветер являются непостоянными источниками энергии, которые недоступны по требованию. А электричество, которое они вырабатывают, необходимо хранить для последующего использования, а не тратить впустую. Именно здесь доктор Ю Чжу, профессор Школы полимерных наук и полимерной инженерии Университета Акрона, и его исследовательская группа приходят на помощь, разрабатывая более стабильный способ хранения этой важной энергии.

Так же, как и заправочные станции сегодня, электростанции нуждаются в системе хранения электроэнергии, чтобы постоянно заряжать электромобили. Недорогие масштабируемые окислительно-восстановительные проточные батареи (RFB) являются одной из наиболее подходящих технологий для такой системы; однако в современных RFB используются дорогостоящие и опасные для окружающей среды активные материалы (электролиты). Недавно в качестве будущих электролитов в RFBs были предложены водорастворимые органические материалы (а именно водно-органические RFBs, или AORFBs). Электролиты на органической основе могут быть получены из возобновляемых источников и изготовлены с очень низкой стоимостью. Однако отсутствие стабильных водорастворимых органических электролитических материалов, особенно положительного электролита (католита), является основным препятствием для AORFBs.

Исследовательская группа Чжу в сотрудничестве с учеными Тихоокеанской Северо-Западной национальной лаборатории под руководством доктора Вэй Вана успешно разработала самый стабильный католит (положительный электролит) на сегодняшний день в AORFBs и продемонстрировала элементы, которые сохраняли более 90% емкости в течение 6000 циклов, прогнозируя более 16 лет непрерывной работы в темпе одного цикла в день. Их исследование было недавно опубликовано в Природная энергия и включал материалы докторантов Чжу Сян Ли и Юн-Ю Лай.

"Разработка высокопроизводительных RFB обогатит категорию систем хранения электроэнергии и дополнит недостаток периодически используемых возобновляемых источников энергии, что в значительной степени улучшит удобство использования объектов, работающих на электричестве, таких как транспортные средства", - говорит Чжу. "Для значительного улучшения характеристик водных органических RFBS крайне важна срочность разработки нового католита".

В Природная энергия В этой статье команда не только продемонстрировала современный католит в AORFBs, но и представила совершенно новую стратегию разработки водорастворимых католитов для повышения их растворимости (плотности энергии) в воде. Вместо того, чтобы присоединять гидрофильную функциональную группу для улучшения растворимости молекул, исследователи изменяют симметрию молекул, что приводит к резкому повышению растворимости. С новой стратегией проектирования команда планирует разработать новые материалы, которые позволят им еще больше усовершенствовать RFBS.

На основе технологии, разработанной в ходе этого исследования, была подана заявка на патент. Масштабируемость материалов будет дополнительно изучена в Akron PolyEnergy Inc., дочерней компании из США, соучредителем которой является Чжу, которая специализируется на разработке материалов для устройств хранения энергии, включая литий-ионные аккумуляторы и проточные батареи.