Исследователи из Университета Монаша совершили прорыв в технологии хранения энергии, которая может значительно ускорить глобальный отказ от ископаемого топлива. Открытие, подробно описанное в исследовании, опубликованном 18 декабря в Nature, касается нового материала для хранения тепловой энергии (TES), который может помочь более эффективно и действенно использовать возобновляемую энергию.

Этот материал TES может стать более устойчивым решением одной из основных проблем в области хранения возобновляемой энергии : как хранить большие объемы энергии недорого и устойчиво.

Недавно открытый материал объединяет три режима хранения энергии, создавая «тримодальную» систему, которая сохраняет тепловую энергию с беспрецедентной эффективностью.

«Этот материал представляет собой большой шаг вперед в области хранения тепловой энергии», — заявила ведущий автор исследования, доктор Каролина Матушек из Школы химии Университета Монаша.

«Объединив три различных формы хранения энергии в одном материале, мы достигли уровня эффективности и производительности, который ранее был недостижим», — сказала она.

«Эта разработка имеет потенциал изменить ландшафт возобновляемой энергетики.

«Если мы сможем хранить энергию более эффективно, мы сделаем возобновляемую энергетику более надежной, и это приблизит нас к устойчивому, декарбонизированному будущему».

Материал, представляющий собой смесь борной и янтарной кислот, претерпевает переход при температуре около 150°C и может хранить рекордные 600 МДж на м3 энергии , что почти в два раза превышает показатели многих существующих материалов.

Эта новая тримодальная система открывает новые возможности для батареи Карно, передовой технологии хранения энергии. Батарея Карно преобразует электрическую энергию в тепловую для хранения, а затем обратно в электричество при необходимости. В этой конструкции новый материал выступает в качестве ключевого компонента в хранении тепловой энергии, выдерживая более 1000 циклов нагрева и охлаждения, демонстрируя превосходную стабильность и производительность с течением времени.

Ключом к эффективности материала является его способность сохранять энергию посредством трех механизмов одновременно. Во-первых, он сохраняет явное тепло при нагревании, затем, во время плавления смеси, борная кислота вступает в химическую реакцию, которая дополнительно сохраняет энергию. Примечательно, что химическая реакция является в высокой степени обратимой, что позволяет использовать материал повторно без деградации, что является прорывом в термохимических материалах TES.

Важно, что материал является как недорогим, так и экологически чистым. Борная кислота, огнестойкое вещество, получаемое из борных руд, и янтарная кислота, биохимическое вещество, недороги и добываются из возобновляемых источников. Это делает материал не только более экономически эффективным, чем текущая технология литиевых батарей, но и более экологически устойчивым и не зависящим от дефицитных металлов.

«Способность этого материала функционировать столь эффективно в батареях Карно может изменить то, как мы храним возобновляемую энергию», — сказал доктор Матушек. «Речь идет не только о хранении энергии — речь идет о том, чтобы делать это масштабируемым, устойчивым и экономически эффективным способом».

«Одним из главных преимуществ этого материала является его устойчивость. Борная и янтарная кислоты недороги и экологически безопасны, что делает их по-настоящему экологичным решением для хранения энергии».