Průlom v ukládání energie: Čínská železná baterie vydrží 6000 cyklů a je 80x levnější než lithium

Vědci z Čínské akademie věd vyvinuli nový elektrolyt pro železné průtokové baterie, který slibuje revoluci v oblasti velkokapacitního ukládání energie. Podle zpráv o studii tento elektrolyt umožňuje baterii vydržet více než 6000 nabíjecích a vybíjecích cyklů bez ztráty kapacity.

Vědci z Čínské akademie věd vyvinuli nový elektrolyt pro železné průtokové baterie, který slibuje revoluci v oblasti velkokapacitního ukládání energie. Podle zpráv o studii tento elektrolyt umožňuje baterii vydržet více než 6000 nabíjecích a vybíjecích cyklů bez ztráty kapacity. Navíc se uvádí, že náklady na materiál jsou přibližně 80krát nižší než u alternativ na bázi lithia.

Průtokové baterie ukládají energii v tekutých elektrolytech, které jsou uchovávány v externích nádržích. Kapalina je čerpána elektrochemickým článkem, když je potřeba nabíjení nebo vybíjení. Na rozdíl od baterií s pevnými články se kapacita průtokových baterií zvyšuje s objemem nádrže, nikoli s hmotností elektrod. Díky tomu jsou ideální pro ukládání energie v síťovém měřítku, kde je důležitější cena za kilowatthodinu než fyzická velikost. Tým Čínské akademie věd formuloval elektrolyt na bázi železa, který řeší přetrvávající problém v chemii železných průtokových baterií: vedlejší reakce, které generují plynný vodík na záporné elektrodě, což postupně vyčerpává aktivní materiál a snižuje životnost cyklů. Nová formulace elektrolytu údajně tuto reakci potlačuje, což umožňuje dosažení výkonu 6000 cyklů. V době zveřejnění zprávy však tým ještě nepublikoval úplnou recenzovanou studii v přístupném časopise, takže nezávislé ověření výsledků stále čeká.

Karbonát lithný, základní surovina pro většinu lithium-iontových baterií, se obchoduje na komoditních trzích a jeho cena se za posledních pět let pohybovala mezi zhruba 7 000 a 80 000 dolary za metrickou tunu. Síran železnatý, primární prekurzor pro železné průtokové elektrolyty, je průmyslový vedlejší produkt dostupný za zlomek této ceny. Uvedený 80násobný nákladový rozdíl se týká nákladů na suroviny na jednotku uložené energie, nikoli celkových nákladů na instalovaný systém, které zahrnují také membrány, čerpadla a výkonovou elektroniku. Tento rozdíl je důležitý. Železné průtokové systémy historicky nesly vysoké náklady na ostatní komponenty, což snižovalo výhodu v ceně materiálu. Pokud nová formulace elektrolytu sníží nebo eliminuje potřebu drahých iontově výměnných membrán – což dostupné zprávy plně neobjasňují – celková výhoda v instalovaných nákladech by mohla být značná. Pokud jsou standardní membrány stále vyžadovány, skutečné úspory nákladů budou užší, než naznačuje srovnání surovin.

V současné době dominují komerčnímu trhu s průtokovými bateriemi vanadiové redoxní průtokové baterie, s několika stovkami megawatthodinových instalací provozovaných v Číně, Evropě a Spojených státech. Vanadiový elektrolyt je drahý a podléhá omezením dodávek, což udržuje zájem o alternativy na bázi železa již více než deset let. Předchozí konstrukce železných průtokových baterií se potýkaly s problémem vývoje vodíku, který tým Čínské akademie věd nyní tvrdí, že vyřešil. Lithium-železo-fosfátové (LFP) bateriové sady se v posledních letech staly výchozí volbou pro ukládání energie v síťovém měřítku díky klesajícím cenám článků. Železná průtoková baterie, která by byla konkurenceschopná jak z hlediska životnosti cyklů (LFP obvykle poskytuje 3 000 až 6 000 cyklů při 80% hloubce vybití), tak z hlediska kapitálových nákladů, by mohla najít uplatnění v aplikacích pro vícedenní ukládání energie, kde je energetická hustota LFP méně relevantní.