Общей темой среди сторонников гибели является то, что у нас нет достаточного количества материалов, необходимых для электрификации всего. У нас закончатся литий, никель и кобальт! Но, как мы отметили в недавней статье, люди на самом деле умеют решать проблемы, когда наступают трудные времена. Именно поэтому мы до сих пор не сжигаем китовый жир для освещения.
Теперь исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали дешевую батарею из экономически эффективных, распространенных материалов, которая обеспечивает высокую плотность энергии при меньшей стоимости литиевых батарей. Некоторые говорят, что это изменит мир.
Исследователь и профессор Массачусетского технологического института Дональд Садоуэй сказал, что он специально искал дешевые и распространенные материалы.
"Я хотел изобрести что-то, что было бы лучше, намного лучше, чем литий-ионные батареи для небольших стационарных накопителей и, в конечном счете, для автомобильного [использования]"
- сказал Садоуэй в интервью MIT News.
Проблема с литий-ионными батареями заключается в том, что материалы для них дорогие, электролиты легко воспламеняются и иногда загораются, а если заряжать их слишком быстро, могут образоваться шиповидные дендриты, которые замыкают батарею.
"В поисках дешевизны он выбрал алюминий для одного электрода, назвав его "самым распространенным металлом на Земле... ничем не отличается от фольги в супермаркете".
Для другого электрода он выбрал другой дешевый материал - серу, которая, по его словам.
"часто является отходом таких процессов, как переработка нефти". В качестве электролита была выбрана обычная соль.
Следует отметить, что получение глинозема из бокситов - муторный процесс: алюминий прозвали "твердым электричеством", потому что для его отделения от глинозема требуется так много энергии. И хотя в Альберте (Канада) есть буквально пирамиды серы, некоторые исследователи опасаются, что она у нас скоро закончится.
Так что все не так просто, как сказал Садоуэй, но ситуация, конечно, отличается от той, что складывается с ингредиентами для литий-ионных батарей.
Выбранная ими хлор-алюминатная соль плавится при относительно низкой температуре, но эта батарея все равно работает при высокой температуре: 110 градусов Цельсия (230 градусов по Фаренгейту). Однако в циклах зарядки и разрядки выделяется тепло, поэтому ей не нужен внешний источник; она нагревается сама.
Садоуэй говорит:
"Вы накапливаете электроэнергию, когда светит солнце, а затем вы получаете электричество после наступления темноты, и вы делаете это каждый день. И этого заряда-перерыва-разряда-перерыва достаточно, чтобы генерировать достаточно тепла для поддержания температуры".
Звучит как высокая температура, но с ней легко справиться с помощью изоляции.
А мы говорили о дешевизне? Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, "расчетная стоимость нашей Al-S батареи на уровне ячейки составляет всего 8,99 долларов США за кВт/ч, что составляет 12-16% от стоимости современных литий-ионных батарей". Поскольку дендриты не образуются, батарею можно зарядить за несколько минут. И, благодаря электролиту:
"При такой умеренной рабочей температуре в суперамбиентных условиях, потенциально не превышающей 90 °C, батарея не требует активной системы охлаждения, что абсолютно необходимо для литий-ионных батарей большого формата; вместо этого умеренно повышенная температура может поддерживаться за счет комбинации внутреннего джоулева нагрева, возникающего при циклической работе, и надлежащей теплоизоляции. Очень важно и несомненно выгодно то, что расплавленный солевой электролит является термически стабильным и нелетучим в диапазоне рабочих температур и выше 500 °C. От нас не ускользнуло, что его невосприимчивость к тепловому разряду и возгоранию делает этот химический состав батареи особенно привлекательным для электромобилей".
Однако, как отмечает MIT News, он также
"идеально подходит для установок примерно такого размера, который необходим для питания одного дома или малого или среднего предприятия, производя порядка нескольких десятков киловатт-часов емкости".
В мире, где электрифицировано все, проблема заключается в пиковой нагрузке. В Калифорнии последние 25% мощности нужны менее чем в 10% случаев, и спрос удовлетворяется за счет энергии, которая "дорогая, неэффективная и экологически небезопасная". Подобные батареи могут сократить пиковые нагрузки и помочь справиться с прерывистостью.
Многие серьезно увлечены этой батареей. Технический журналист Уилл Локетт называет ее мироизменяющей и заключает, что
"Массачусетский технологический институт создал еще одну прорывную технологию, которая изменит мир к лучшему".
Хотя, возможно, преждевременно говорить о том, что эта батарея изменит мир, она дает еще один урок того, почему мы не должны быть климатическими думерами - люди умеют разбираться в таких вещах.
Я продолжаю утверждать, что мы не можем просто электрифицировать все мы также должны сократить спрос и потреблять меньше. Но большие дешевые батареи сделают это гораздо проще.
