Энергия солнца и ветра ненадежна. И если уж хочется быстро перейти на возобновляемые источники, требуются эффективные аккумуляторы, которые смогут обеспечить электричеством людей и предприятия ночью, зимой или в штиль. Команда ученых из Стэнфорда (США) предложила новый способ хранения возобновляемой энергии с помощью жидких органических носителей водорода (ЖОНВ). В будущем он может превратиться в эффективную, долговечную и доступную «жидкую батарею».
Современные аккумуляторы для смартфонов или электромобилей созданы по литий-ионной технологии. Однако для удовлетворения нужд чистой энергетики необходимы другие типы накопителей. Один из вариантов — ЖОНВ, способные накапливать и выделять водород при помощи катализаторов и изменения температуры.
Стэнфордские ученые исследовали возможности изопропанола и ацетона в качестве ингредиентов жидкой батареи. Изопропанол — жидкая форма водорода высокой плотности, для хранения и перевозки которого достаточно существующей инфраструктуры. Вдобавок, при выделении из изопропанола водорода не происходит эмиссия углекислого газа, пишет Stanford News.
Однако технологии производства изопропанола электричеством неэффективны. Два протона воды и два электрона можно преобразовать в газ водорода, а затем получить из него изопропанол, но газообразный водород в этом процессе мешает. У него слишком низкая плотность на единицу объема.
Желая найти способ получения изопропанола напрямую из протонов и электронов без газообразного водорода, ученые создали катализатор из иридия, избирательно связывающий два протона и два электрона с ацетоном. Открытием стало применение в качестве дополнительного катализатора металла кобальтоцена. Он помог доставить протоны и электроны к иридиевому катализатору, не выделяя водород.
«Мы разрабатываем новую стратегию выборочного преобразования и долгосрочного хранения электрической энергии в жидком топливе, — сказал Роберт Веймаут, руководитель команды исследователей. — Кроме того, мы открыли новую выборочную каталитическую систему для хранения электрической энергии в жидком топливе без выработки газообразного водорода».
Ученые планируют продолжить исследование других катализаторов из неблагородных щелочноземельных металлов, например, железа, чтобы сделать жидкие органические носители водорода более эффективными и доступными накопителями энергии.
Американский стартап Fourth Power разрабатывает систему накопления энергии, которая будет обходиться в десять раз дешевле, чем литий-ионные аккумуляторы. В ее основе лежит запатентованная технология теплопереноса. Опытная станция будет готова через три года.
