Новый углеродный композитный материал для создания ванадиевых аккумуляторов с большими объемами хранения энергии разработала и исследовала группа российских ученых, 3 августа сообщает пресс-служба Национального исследовательского технологического университета (НИТУ) «МИСиС».

Коллектив ученых в составе исследователей из Университета «МИСИС», Института проблем химической физики РАН, Сколтеха, РХТУ им. Д. И. Менделеева совместно со специалистами компании «ИнЭнерджи» предложили в качестве материала для изготовления биполярных пластин ванадиевых проточных батарей высоконаполненный проводящими углеродными наполнителями карбонизированный эластомерный композит вместо используемого в настоящее время мелкозернистого изотропного графита.

Исследования нового материала продемонстрировали, что биполярные пластины из такого материала коррозийно устойчивы, экономичны в производстве и просты в использовании. Их применение может существенно снизить для конечного потребителя стоимость «зеленой» электроэнергии.

Результаты исследования были представлены в статье «Карбонизированный эластомерный композит, наполненный гибридными углеродными наполнителями, для биполярных пластин проточной ванадиевой окислительно-восстановительной батареи», опубликованной в журнале Materialstoday Communications.

Авторы отмечают, что ванадиевые проточные аккумуляторы в настоящее время являются наиболее перспективным типом перезаряжаемого химического источника тока для производства накопителей электроэнергии большого и среднего масштаба, которые столь необходимы для решения современных задач возобновляемой энергетики.

Возобновляемая солнечная или ветровая энергетика существенно зависит от погоды и времени суток, и это требует мощных и экономичных систем хранения энергии, напоминают разработчики.

Проточные батареи представляют собой нечто среднее между обычными батареями и топливными элементами. В них при помощи насосов жидкий электролит прокачивается через ядро, а преобразование энергии в электричество происходит в металлической биполярной пластине, являющейся основным элементом такой батареи.

Обычно такие пластины делаются из графита, обладающего высокой электропроводностью и химической стабильностью, однако, наряду со сложным технологическим процессом обработки исходного сырья, графит имеет значительную проницаемость электролитами. Это снижает эффективность батареи и сокращает срок ее службы.

Карбонизированный эластомерный композит, предложенный исследователями, обладает высокой химической стойкостью и позволяет регулировать электрические и механические свойства изготовленной из него пластины.

Такие пластины были изготовлены разработчиками с использованием углеродных волокон марки Toray T700, измельченного искусственного графита, и технического углерода марки N220 с общей долей углеродных наполнителей в 75%, которые нагревались в инертной среде до температуры 340 °C.

Углеродные волокна, доля которых составляла до 12,25%, увеличивали механические свойства полученного композиционного материала.

Установленные экспериментально свойства материала делают его использование перспективным в серийном производстве биполярных пластин со сложной архитектурой, считают разработчики.

Один из авторов работы, эксперт Центра энергоэффективности Университета «МИСиС» к.ф-м.н Андрей Усенко подытожил: «Разработанный материал может стать отличной заменой для применяемых сегодня импортных углерод-композитных материалов биполярных пластин проточных батарей. Однако сначала требуется дождаться результатов ресурсных испытаний в реальных устройствах для подтверждения долгосрочной стабильности материала».