Студенты университета «Дубна» нашли способ повышения энергоэффективности проточных ванадиевых батарей
Екатерина Дерябина, студентка 3 курса Государственного университета «Дубна», занимается уникальной разработкой для повышения КПД проточных ванадиевых батарей. В прошлом году она вошла в число победителей конкурса «Умник» и в мае должна получить грант на разработку от Фонда содействия инновациям. Активная работа ведется уже сейчас: Екатерина с коллегой Вероникой Зуевой совершенствуют существующие на рынке электроды, чтобы добиться поставленной цели повышения КПД до 90%. Результат на данный момент уже впечатляющий — 83% против 60% у исходного электрода.
Проточные ванадиевые батареи — перспективные источники энергии, которые набирают популярность в мировой и российской энергетике. Батареи выглядят как система ячеек, соединенных между собой трубками и очень напоминают топливный элемент. В каждой ячейке располагается электрод, через который по трубкам проходит жидкий электролит, он и необходим для получения и запасания энергии. А электрод играет роль посредника между электролитом и потребителем. От того, насколько эффективно электрод переносит электроны, зависит КПД батареи. Проточные батареи дольше служат по сравнению с другими аккумуляторами и проще утилизируются, т.к. электролит в них может быть использован повторно, в отличие от тех же литий-ионных аккумуляторов.
«Если простыми словами, то сейчас я занимаюсь улучшением одной из главных составляющих проточных ванадиевых батарей, чтобы она стала лучше. На средства гранта будут закупаться материалы, проводиться исследования – все, что нужно, чтобы достичь цели», — делится Екатерина Дерябина.
Работа ведется под руководством доцента кафедры нанотехнологий и новых материалов Александра Воропая. Это совместное исследование Университета и частной компании АО «МПОТК «Технокомплект», которая предоставила студентам помещение своего научно-исследовательского отдела. Екатерина и Вероника почти каждый день, когда нет пар в университете, приходят и занимаются разработками. Екатерина для улучшения электрода в ячейке подбирает к войлоку, из которого он сделан, специальную пропитку. За счет нее удастся увеличить эффективность. Вероника подбирает состав пропитки, Екатерина собирает готовую ячейку, которая потом проходит многодневные испытания.
Системы проточных батарей используются в альтернативной энергетике: с их помощью можно сделать буфер – систему, которая при перебоях в поступлении энергии сможет не только поддерживать питание потребителя.
«Долго в качестве буферов выступали гидроэлектростанции и гидроаккумулирующие электростанции, но их ресурсы ограничены – не везде можно построить дамбу, и потому их вклад в энергетику за последние годы практически не меняется. А аккумуляторные батареи можно поставить в любом месте. И сейчас они набирают популярность, потому что энергетика развивается, а буферы никто не отменял. Проточные батареи – один из самых дешевых и долговечных источников питания для таких буферных систем на сегодняшний день», — отмечает Александр Воропай.
В конечном итоге у проекта три возможных пути развития: создание собственного стека – системы ячеек с улучшенными электродами, создание производства на экспорт или продажа технологии.
«Создание стека – самый перспективный вариант, потому что продажа технологии будет не очень перспективна. Материалы для данных систем – технический углерод российского производства, для других стран он нерентабелен. Продажа материалов выглядит более интересной, но в России такого рынка нет, поэтому продавать придется либо в Китай, либо в Европу, что в нынешней политической обстановке крайне рискованно. А создание собственного стека – конечный продукт, для которого в России есть потребитель. Этот путь сложнее, но интереснее», — отметил Александр Воропай.
Текст, фото, видео: Арина Кузнецова
Екатерина Дерябина, студентка 3 курса Государственного университета «Дубна», занимается уникальной разработкой для повышения КПД проточных ванадиевых батарей. В прошлом году она вошла в число победителей конкурса «Умник» и в мае должна получить грант на разработку от Фонда содействия инновациям. Активная работа ведется уже сейчас: Екатерина с коллегой Вероникой Зуевой совершенствуют существующие на рынке электроды, чтобы добиться поставленной цели повышения КПД до 90%. Результат на данный момент уже впечатляющий — 83% против 60% у исходного электрода.
Проточные ванадиевые батареи — перспективные источники энергии, которые набирают популярность в мировой и российской энергетике. Батареи выглядят как система ячеек, соединенных между собой трубками и очень напоминают топливный элемент. В каждой ячейке располагается электрод, через который по трубкам проходит жидкий электролит, он и необходим для получения и запасания энергии. А электрод играет роль посредника между электролитом и потребителем. От того, насколько эффективно электрод переносит электроны, зависит КПД батареи. Проточные батареи дольше служат по сравнению с другими аккумуляторами и проще утилизируются, т.к. электролит в них может быть использован повторно, в отличие от тех же литий-ионных аккумуляторов.
«Если простыми словами, то сейчас я занимаюсь улучшением одной из главных составляющих проточных ванадиевых батарей, чтобы она стала лучше. На средства гранта будут закупаться материалы, проводиться исследования – все, что нужно, чтобы достичь цели», — делится Екатерина Дерябина.
Работа ведется под руководством доцента кафедры нанотехнологий и новых материалов Александра Воропая. Это совместное исследование Университета и частной компании АО «МПОТК «Технокомплект», которая предоставила студентам помещение своего научно-исследовательского отдела. Екатерина и Вероника почти каждый день, когда нет пар в университете, приходят и занимаются разработками. Екатерина для улучшения электрода в ячейке подбирает к войлоку, из которого он сделан, специальную пропитку. За счет нее удастся увеличить эффективность. Вероника подбирает состав пропитки, Екатерина собирает готовую ячейку, которая потом проходит многодневные испытания.
Системы проточных батарей используются в альтернативной энергетике: с их помощью можно сделать буфер – систему, которая при перебоях в поступлении энергии сможет не только поддерживать питание потребителя.
«Долго в качестве буферов выступали гидроэлектростанции и гидроаккумулирующие электростанции, но их ресурсы ограничены – не везде можно построить дамбу, и потому их вклад в энергетику за последние годы практически не меняется. А аккумуляторные батареи можно поставить в любом месте. И сейчас они набирают популярность, потому что энергетика развивается, а буферы никто не отменял. Проточные батареи – один из самых дешевых и долговечных источников питания для таких буферных систем на сегодняшний день», — отмечает Александр Воропай.
В конечном итоге у проекта три возможных пути развития: создание собственного стека – системы ячеек с улучшенными электродами, создание производства на экспорт или продажа технологии.
«Создание стека – самый перспективный вариант, потому что продажа технологии будет не очень перспективна. Материалы для данных систем – технический углерод российского производства, для других стран он нерентабелен. Продажа материалов выглядит более интересной, но в России такого рынка нет, поэтому продавать придется либо в Китай, либо в Европу, что в нынешней политической обстановке крайне рискованно. А создание собственного стека – конечный продукт, для которого в России есть потребитель. Этот путь сложнее, но интереснее», — отметил Александр Воропай.
Текст, фото, видео: Арина Кузнецова
