РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ХИМИИ TBEPДОГО ТЕЛА
   
| | | | |
| | | |
 30.07.2008   Карта сайта     Language По-русски По-английски
Новые материалы
Экология
Электротехника и обработка материалов
Медицина
Статистика публикаци


30.07.2008

Электрохимическая ячейка впервые превзойдёт по энергоёмкости бензин

29 июля 2008


 








Сравнение нового типа ячеек (красный столбик) с бензином (синий), жидким водородом (голубой), цинковым элементом (зелёный), литиево-ионным аккумулятором (жёлтый), никелево-металлогидридной батареей (розовый) и аккумулятором свинцово-кислотным (чёрный). Слева — плотность энергии (ватт-часы на литр). Шкала — нелинейная (иллюстрация Licht et.al.).
Сравнение нового типа ячеек (красный столбик) с бензином (синий), жидким водородом (голубой), цинковым элементом (зелёный), литиево-ионным аккумулятором (жёлтый), никелево-металлогидридной батареей (розовый) и аккумулятором свинцово-кислотным (чёрный). Слева — плотность энергии (ватт-часы на литр). Шкала — нелинейная (иллюстрация Licht et.al.).





Группа исследователей из университета Массачусетса в Бостоне (University of Massachusetts, Boston) во главе с доктором Стюартом Личтом (Stuart Licht) разработала новый тип возобновляемого электрохимического источника тока. По расчётам, он впервые сможет превзойти по удельной ёмкости бак с бензином, а также — все другие электрохимические генераторы и все типы перезаряжаемых аккумуляторных батарей.


Пока это только первое исследование, подкреплённое вычислениями и химическими опытами, однако если оно дойдёт до практического устройства, пригодного для массового применения, это может означать новый этап в истории электромобилей. Ведь их распространение сдерживает отсутствие источников питания электромоторов, способных потягаться с бензином по удельной (на литр объёма) ёмкости.


Авторы работы, опубликованной в ChemComm, подчёркивают — когда они говорят о превосходстве новой системы хранения энергии над бензином, подразумеваются практически достижимые значения удельной ёмкости, с учётом всех потерь. То есть включая реальный КПД мотора для бензинового авто, а для электрохимического бортового генератора — потери напряжения в элементе, необходимость в электродах, электролите, корпусе и прочих узлах и деталях самой системы, занимающих немалый объём и имеющих существенный вес, и так далее...


Итак, новый тип электрохимической ячейки может превзойти по "калорийности" и бензин (причём — почти вдвое), и жидкий водород (в два с лишком раза), и воздушно-цинковые элементы (почти втрое), и литиево-ионные батареи (в десять раз), и уж тем более — свинцово-кислотные аккумуляторы (примерно в 60-70 раз).


Называется новинка vanadium boride air cell, что можно перевести как воздушно-ванадиево-боридный элемент. По принципу действия и устройству, а также по составу электролита и катода он сходен с давно известным воздушно-цинковым элементом (zinc-air fuel cells), в котором электричество производится при окислении цинка. Последний находится в самом элементе, и по израсходовании этого топлива его нужно менять — путём смены каких-либо картриджей или цинковой пасты.


Точно так же дело обстоит и в ванадиево-боридном генераторе. Только топливом служит не цинк, а борид ванадия. Причём окисляются оба элемента, так что при работе новой ячейки образуются оксид ванадия и оксид бора.


Каковы же его возможности? Теоретическая плотность энергии самого VB2 составляет 27 киловатт-часов на литр. А вот практическую плотность энергии, с учётом присутствия всех реальных элементов такой ячейки, авторы исследования оценили как 5 киловатт-часов на литр. Сравните это с бензином: 9,6 киловатт-часа на литр для самого топлива в теории и 2,7 киловатт-часов на литр — на практике, с учётом реального КПД ДВС.


Те же серийные воздушно-цинковые батареи со сменными картриджами, родственные VB2-ячейке, обладают фактической удельной ёмкостью 1,75 киловатт-часа на литр, а типичные литиевые аккумуляторы могут похвастать лишь показателем в 0,5 киловатт-часа на литр.


Интересно, что в своей работе авторы предусмотрели решение многих проблем ванадиево-боридного элемента. Скажем, коррозию VB2, приводящую к быстрой потере ёмкости, но главное — к выпуску водорода, который может разрушить элемент и к тому же — огнеопасен. Учёные говорят, что стабилизировать анод из борида ванадия довольно легко путём нанесения на него тонкого покрытия из диоксида циркона.














Цикл круговорота соединений, обеспечивающий поставку солнечной энергии в авто с плотностью её "аккумулирования", превосходящей плотность энергии в бензине (иллюстрация Licht et.al.).

Цикл круговорота соединений, обеспечивающий поставку солнечной энергии в авто с плотностью её "аккумулирования", превосходящей плотность энергии в бензине (иллюстрация Licht et.al.).



Ещё интереснее, что исследователи разработали и схему регенерации прореагировавшего с воздухом борида ванадия. Она представляет собой целую цепочку реакций с участием магния в присутствии соляной кислоты, воды и при энергетической подпитке всего этого круговорота веществ от солнечных лучей.


Фактически, предполагают авторы работы, специальные предприятия могут довольно просто "паковать" солнечную энергию в виде борида ванадия, который пойдёт на зарядку электрохимических ячеек авто и после израсходования — уже в виде оксидов бора и ванадия — вернётся на тот же завод для повторного восстановления.



Дизайн и программирование N-Studio 
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я
  • Chen Wev .  honorary member of ISSC science council

  • Harton Vladislav Vadim  honorary member of ISSC science council

  • Lichtenstain Alexandr Iosif  honorary member of ISSC science council

  • Novikov Dimirtii Leonid  honorary member of ISSC science council

  • Yakushev Mikhail Vasilii  honorary member of ISSC science council

  • © 2004-2019 ИХТТ УрО РАН
    беременность, мода, красота, здоровье, диеты, женский журнал, здоровье детей, здоровье ребенка, красота и здоровье, жизнь и здоровье, секреты красоты, воспитание ребенка рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок медицина, клиники и больницы, болезни, врач, лечение, доктор, наркология, спид, вич, алкоголизм православные знакомства, православный сайт творчeства, православные рассказы, плохие мысли, православные психологи рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок