Încărcaţi energia electrică în butoaie

Cercetătorii de la Universitatea din Drexel (SUA) sub conducerea profesorului Iuri Gogotsi, au dezvoltat un condensator electrochimic, care poate stoca energie cu performanța unui super-condensator la un cost unitar mult mai mic.

Toată lumea se confruntă cu probleme în domeniul alimentării cu energie electrică. Din cauza supratensiunii în perioadele de vîrf de consum pot suferi nu numai dispozitive sensibile, cum ar fi calculatoarele, dar și alte aparate electrice de uz casnic. În plus, există o problemă veche - consumul inegal de energie electrică în funcție de ore: noaptea cererea este mult mai mică decît după-amiază sau seara. Pentru a compensa toate vîrfurile și eşecurile consumului de energie electrică, este necesar de a avea dispozitive de stocare puternice.

Bateriile actuale nu se potrivesc pentru acest scop: ele au o viteza de încărcare și de stocare a energiei redusă, din cauza caracteristicilor chimice. Acest lucru înseamnă că dispozitivele de stocare care stau la bază, ar trebui sa fie foarte mari. Se estimează că consumul de energie într-o țară industrială dezvoltată poate fi estimat la trilioane de kilowați-ore pe an. Acest lucru înseamnă că astfel de baterii, create în baza celulelor litiu, vor costa miliarde de dolari. Astfel de cheltuieli nu va suporta nici-o economie din lume. Cu atît mai mult, că o dată în șase ani tot litiu ar trebui să fie schimbat în urma degradării bateriei.

Cercetătorii de la Institutul de Nanotehnologii din cadrul Universităţii Drexel, au rezolvat această problemă, cu ajutorul super-condensatoarelor. Ei au folosit două momente: în primul rînd , super-condensatoare moderne au o putere extraordinară, și în al doilea rînd, ele pot rezista la un milion de cicluri de încărcare-descărcare. Rău este faptul că dispozitivul este relativ costisitor din cauza costurilor electrozilor și separatorului. Anume ele reprezintă o mare parte din prețul total al dispozitivului. Totodată, costul electrolitului este relativ mic.

Oamenii de ştiinţă au avut o idee: a păstra electrolitul în afara condensatorului și a-l trece prin electrozi în timpul ciclurilor de încărcare și descărcare. Atunci cînd un astfel de super-condensator se încărcă, suspensia neîncărcată este pompată prin celula de scurgere cu electrozii, în care energia electrică este stocată în granule de carbon solid din care este compusă suspensia. În timpul transferului de energie electrică în reţea, suspensia încărcată este pompată de la rezervoare în camera cu electrozi, în care ca şi într-un super-condensator, se produce procesul de întoarcere a energiei stocate.

Super-condensatoarele convenţionale sunt mici - de la o monedă pînă la un carnet de note. Pentru a asambla din astfel de elemente un super-condensator, volumul căruia este adecvat pentru sistemul energetic național, va fi nevoie de o mulțime de piese scumpe.

"Utilizarea miilor de dispozitive mici-standarde pentru a crea pe scară largă un sistem de stocare staționar necesită o mulțime de bani, - a declarat Iuri Gogotsi, directorul Institutului de Nanotehnologii de la Drexel University şi autorul principal al studiului. – Iar, sistemul de condensatoare electrochimice în formă de lichid, puterea cărora depinde numai de mărimea rezervorului, este și eficient şi rentabil și scalabil".

Avantajele unui astfel de sistem, constă în faptul că dimensiunea celulei centrale a super-condensatorului poate fi foarte mică, iar capacitatea, în același timp - foarte mare, deoarece rezervorul cu o suspensie ce conține granule de atomi de carbon poate avea orice dimensiune. Un astfel de sistem are şi dezavantajele sale: pomparea suspensiei prin electrozi nu este momentană. Prin urmare, viteza de transfer a energiei în rețea va fi semnificativ mai mică decît la super-condensatoarele convenționale, dar totuşi mai mare decît la baterii. Cu toate acestea, capacitatea limitată de transfer în rețea nu permite de a lua energia din super-condensator cu o viteza limită pentru el.

"Fiind similar cu celula tradițională a super-condensatorului, condensatorul electrochimic în formă de lichid, a demonstrat o performanță foarte promițătoare - explică prof. Gogotsi - Dar ca tehnologia să fie destul de profitabilă, trebuie să creştem în mod semnificativ densitatea energiei pe unitatea de volum a suspensiei cu ajutorul soluțiilor ieftine de carbon sau de sare".