Солнечные батареи российские: Производство солнечных батарей в Москве

Содержание

В России создали рекордно эффективный материал для солнечных батарей

https://ria.ru/20200901/material-1576579898.html

В России создали рекордно эффективный материал для солнечных батарей

В России создали рекордно эффективный материал для солнечных батарей — РИА Новости, 01.09.2020

В России создали рекордно эффективный материал для солнечных батарей

Инновационная технология создания материала для фотовольтаики (раздел науки на стыке физики, фотохимии и электрохимии, изучающий процесс возникновения… РИА Новости, 01.09.2020

2020-09-01T14:33

2020-09-01T14:33

2020-09-01T14:33

санкт-петербургский электротехнический университет

открытия — риа наука

россия

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/08/15/1576100550_0:144:3384:2048_1920x0_80_0_0_418387d5c6a983fa67347be5758f4537.jpg

МОСКВА, 1 сен — РИА Новости. Инновационная технология создания материала для фотовольтаики (раздел науки на стыке физики, фотохимии и электрохимии, изучающий процесс возникновения электрического тока в различных материалах под действием падающего на него света), разработанная в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ», позволит повысить эффективность солнечных батарей до рекордных значений, рассказали РИА Новости в пресс-службе вуза. Солнечная энергетика как одна из разновидностей альтернативных источников энергии является перспективным и востребованным направлением науки. Существующие высокоэффективные многопереходные солнечные элементы по уровню КПД уже приблизились к своему теоретическому пределу, поэтому сегодня все усилия мирового научного сообщества направлены на создание и внедрение более эффективных и экономически выгодных подходов к их изготовлению.»Инновационная технология создания материала для фотовольтаики позволит повысить эффективность солнечных элементов до рекордных значений. Разработку предложил профессор кафедры фотоники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» (вуз – участник Проекта 5-100), доктор технических наук Александр Гудовских. Технология основана на использовании кремниевых подложек, формируемых с помощью совмещения технологии атомно-слоевого осаждения на начальном этапе роста, и метода газофазной эпитаксии из металлорганических соединений (МОС-гибридной эпитаксии)», — говорится в сообщении. Уточняется, что принципиальное отличие от предыдущих разработок состоит в том, что рост «нуклеационного слоя осуществляется методом плазмохимического атомно-слоевого осаждения при сравнительно низких температурах с последующим эпитаксиальным ростом верхнего перехода на основе A3B5 квантоворазмерных структур методом МОС-гидридной эпитаксии».Автор проекта профессор Гудовских рассказал, что «существующие способы создания фотоэлементов предполагают высокотемпературный (900-1000 °C) отжиг кремниевой подложки на начальной стадии роста для удаления оксида и реконструкции поверхности, что в дальнейшем приводит к деградации времени жизни в подложке». «Новая технология предполагает уменьшение температуры эпитаксиального роста GaP на Si подложках до 600-750 °C, а также формирование структур GaP/Si с нуклеационным слоем GaP методом атомно-слоевого плазмохимического осаждения при температуре 380 °C», — сообщают разработчики.Результаты научного исследования опубликованы в журнале Physica Status Solidi (a) – applications and materials science.

https://ria.ru/20200204/1564243961.html

россия

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/08/15/1576100550_314:0:3045:2048_1920x0_80_0_0_ae6a23c16296cd3205bb7370512b82fb.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected] ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

санкт-петербургский электротехнический университет, открытия — риа наука, россия

МОСКВА, 1 сен — РИА Новости. Инновационная технология создания материала для фотовольтаики (раздел науки на стыке физики, фотохимии и электрохимии, изучающий процесс возникновения электрического тока в различных материалах под действием падающего на него света), разработанная в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ», позволит повысить эффективность солнечных батарей до рекордных значений, рассказали РИА Новости в пресс-службе вуза.

Солнечная энергетика как одна из разновидностей альтернативных источников энергии является перспективным и востребованным направлением науки. Существующие высокоэффективные многопереходные солнечные элементы по уровню КПД уже приблизились к своему теоретическому пределу, поэтому сегодня все усилия мирового научного сообщества направлены на создание и внедрение более эффективных и экономически выгодных подходов к их изготовлению.

4 февраля 2020, 15:15НаукаПетербургские ученые создали высокоэффективные солнечные батареи

«Инновационная технология создания материала для фотовольтаики позволит повысить эффективность солнечных элементов до рекордных значений. Разработку предложил профессор кафедры фотоники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» (вуз – участник Проекта 5-100), доктор технических наук Александр Гудовских. Технология основана на использовании кремниевых подложек, формируемых с помощью совмещения технологии атомно-слоевого осаждения на начальном этапе роста, и метода газофазной эпитаксии из металлорганических соединений (МОС-гибридной эпитаксии)», — говорится в сообщении.

Уточняется, что принципиальное отличие от предыдущих разработок состоит в том, что рост «нуклеационного слоя осуществляется методом плазмохимического атомно-слоевого осаждения при сравнительно низких температурах с последующим эпитаксиальным ростом верхнего перехода на основе A3B5 квантоворазмерных структур методом МОС-гидридной эпитаксии».

«Одним из направлений фотовольтаики является формирование решеточно-рассогласованных A3B5 солнечных элементов на кремниевых подложках. Однако такой подход имеет существенный недостаток – значительная плотность дислокаций в приборах за счет несоответствия постоянных решетки приводит к низкому качеству слоев соединений A3B5 и их сильной деградации, что ограничивает их использование для фотоэлектрического преобразования солнечной энергии», — поясняют разработчики.

Автор проекта профессор Гудовских рассказал, что «существующие способы создания фотоэлементов предполагают высокотемпературный (900-1000 °C) отжиг кремниевой подложки на начальной стадии роста для удаления оксида и реконструкции поверхности, что в дальнейшем приводит к деградации времени жизни в подложке». «Новая технология предполагает уменьшение температуры эпитаксиального роста GaP на Si подложках до 600-750 °C, а также формирование структур GaP/Si с нуклеационным слоем GaP методом атомно-слоевого плазмохимического осаждения при температуре 380 °C», — сообщают разработчики.

Результаты научного исследования опубликованы в журнале Physica Status Solidi (a) – applications and materials science.

Российские студенты повысили эффективность солнечных батарей

Источник: http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=222&d_no=98066#.VWx66UbD-1k

Студенты Томского политехнического университета изобрели установку, повышающую энергоэффективность солнечных батарей; устройство следит за движением Солнца разворачивает к нему батарею. Это повышает ее эффективность в семь раз. Себестоимость и эксплуатация такой батареи обходится в 2–3 раза дешевле аналогов.

«Существующие солнечные установки имеют два недостатка – невысокая эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую в течение дня и дороговизна солнечных элементов. Мы предложили свое ноу-хау как недорого и эффективно решить эту проблему, использовав солнечный трекер и акриловый концентратор для регулирования солнечных батарей, получили патент на свое изобретение и сейчас активно работаем над его реализацией», – рассказывает, руководитель проекта, студент Энергетического института ТПУ Александр Петрусёв.

Трекер в течение дня поворачивает панель по направлению к Солнцу, и солнечная батарея «ловит» больше света.

От существующих на рынке устройств он отличается тем, что имеет более широкий угол поворота (до 200 градусов, у аналогов в среднем 150), что позволяет батарее вырабатывать больше мощности в течение дня. Устройство можно регулировать как автоматически, так и вручную. Одним из главных его достоинств является то, что обслуживать его владельцу можно значительно реже, чем существующие на сегодняшний день установки такого типа. По себестоимости трекер тоже дешевле зарубежных и отечественных аналогов.

Второе устройство энергоэффективного комплекса – акриловый концентратор, который, как зеркало, отражает и распределяет свет по поверхности солнечной панели так, что концентрация энергии в ней увеличивается в семь раз.

Для достижения одной и той же мощности солнечной батареи можно оборудовать её семью дополнительными панелями либо – установкой политехников, сократив тем самым расходы в несколько раз.

«Наш акриловый концентратор гораздо легче и дешевле параболических зеркал и линз Френеля, которые применяются для “управления” солнечным светом большинством производителей. Еще одно его достоинство в том, что он не требует точного наведения, чтобы “поймать” солнечные лучи. Следовательно, и энергозатраты на его работу требуются гораздо меньшие», – говорит руководитель студенческого проекта.

Оба устройства могут быть полностью собраны на отечественном производстве и не требуют импортных комплектующих. Опытный образец энергоэффективной системы уже создан, проведены первые его испытания.

«В ближайшем будущем мы планируем установить солнечные батареи, оборудованные нашей системой, на крыше Богашёвской школы (Томская область)», – отмечает Александр Петрусёв.

Он добавляет, что потенциальными потребителями энергоэффективной установки могут стать крупные и средние промышленные предприятия, домохозяйства и обычные потребители, для которых установка солнечных батарей является более рентабельным способом получения электроэнергии, чем традиционные энергетические системы.

Российские ученые создают красители для солнечных батарей

Ученые Южно-Уральского государственного университета занимаются разработкой новых красителей для солнечных батарей. Усовершенствованная структура красителей позволит получать на 10% больше энергии, чем это возможно в настоящее время.

По данной теме научным коллективом опубликована научная статья в журнале Solar Energy, индексируемом базами данных Scopus и Web of Science. Солнечные батареи, созданные с помощью новых красителей, смогут заменить существующее аналоги, так как их эффективность будет достигать 20%.

«Существующие солнечные батареи на основе органических красителей стоят значительно дешевле, но они не настолько эффективны, как солнечные батареи на основе неорганических веществ. Мы стремимся их усовершенствовать, поскольку они очень перспективны с точки зрения себестоимости и низкой экотоксичности. Другими словами, при эксплуатации они не причиняют вред окружающей среде.

Те компоненты, которые мы разрабатываем, позволят значительно повысить эффективность конвертации солнечной энергии и ее превращения в электрическую. Получение высокоэффективных солнечных батарей возможно при создании новых структур органических красителей», — рассказывает главный научный сотрудник Лаборатории компьютерного моделирования лекарственных средств ЮУрГУ, доктор химических наук Мария Гришина.

Красители, прикрепленные к поверхности наночастиц оксида титана

Краситель солнечной батареи наносится на поверхность оксида титана, который покрывает фотоэлектрод. Он поглощает свет, и электроны, которые возникают при поглощении солнечной энергии, передаются в электрическую цепь. Ученые модифицировали структуру органических красителей для того, чтобы добиться максимально эффективной конвертации энергии. Новая структура красителей позволяет в большем объеме захватывать солнечный свет.

«Если молекулы находятся на расстоянии в электролите, то процесс передачи электрона более затруднен, и срок службы таких батарей будет коротким. Мы же разработали структуры красителей, которые максимально эффективно будут прилипать к фотоэлектроду, и за счет этого близкого контакта будет обеспечена максимально эффективная передача электрона в электрическую цель. Мы спрогнозировали структуры молекул, которые будут обладать этими свойствами»,

 — отмечает Мария Гришина.

Научным коллективом были использованы «строительные блоки» уже существующих красителей, которые варьировались и переставлялись местами с помощью особых расчетных методов. Другими словами, были использованы положительные свойства каждого блока, и в результате сгенерирована структура, которая будет максимально эффективна.

Схематическое изображение процедур скрещивания, используемых в алгоритме, разработанном для моделирования новых перспективных молекул

Программное обеспечение, разработанное учеными, позволяет производить прогнозы свойств и эффективности батарей для каждой структуры. С его помощью оцениваются все детали взаимодействий между красителем и наночастицами, покрывающими фотоэлектрод. Исследование осуществляется в сотрудничестве с Институтом органической химии имени Н. Д. Зелинского РАН, полученные материалы переданы партнерам для синтеза новых красителей и изготовления на их основе новых батарей.

В настоящее время научный коллектив ЮУрГУ продолжает исследовать свойства наночастиц оксида титана. Помимо фотовольтаических свойств, обеспечивающих максимальную эффективность солнечных батарей, изучается адсорбция различных органических веществ на поверхности оксида титана. Полученные данные показывают, что наночастицы разных размеров могут иметь различные свойства. Это позволяет ученым предполагать, что эти наночастицы могут обладать разной биологической активностью, и на основе оксида титана возможно создавать новые лекарства.

Российские ученые нашли способ удешевить солнечные батареи

Ученые из Санкт-Петербурга изобрели солнечные батареи на основе А3В5 полупроводниковых соединений на кремниевой подложке, которые могут быть в полтора раза эффективнее аналогов с одним каскадом. Технология была предсказана нобелевским лауреатом Жоресом Алферовым. Результаты работы ученые опубликовали в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.

Эффективность традиционных кремниевых солнечных батарей сравнительно невелика — около 20-25%. Для ее увеличения нужны сложные полупроводниковые соединения, которые стоят очень дорого. Исследователи из Университета ИТМО, Академического университета им. Ж. И. Алферова и Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе показали, что A3B5 структуры можно вырастить на дешевой кремниевой подложке, сократив стоимость многокаскадного солнечного элемента.

«Главная сложность синтеза полупроводниковых соединений на кремниевой подложке состоит в том, что полупроводник должен обладать таким же параметром кристаллический решетки, как у кремния. Грубо говоря, атомы этого материала должны находиться на таком же расстоянии друг от друга, что и атомы кремния. К сожалению, полупроводников, отвечающих этому требованию, немного. К примеру, фосфид галлия (GaP). Однако он сам не очень подходит для создания солнечных элементов, так как плохо поглощает солнечный свет. Но вот если взять GaP и добавить азот N, мы получим раствор GaPN. Уже при малых концентрациях N данный материал становится прямозонным и хорошо поглощает свет, при этом может быть интегрирован на кремниевую подложку. И кремний является не просто фундаментом, на который синтезируется фотоматериал, — кремний сам может выступать одним из фотоактивных слоев солнечного элемента, поглощающим свет в ИК-диапазоне. Одним из первых идея совмещения A3B5 структур и кремния была озвучена Жоресом Ивановичем Алферовым», — рассказывает соавтор работы Иван Мухин, сотрудник ИТМО и заведующий лабораторией Академического университета.

В экспериментальных условиях ученым удалось получить верхний слой солнечной батареи на кремниевой подложке и создать небольшой прототип батареи. По той же технологии можно наращивать и промежуточные, к примеру, добавив мышьяк. Если таких фотоактивных слоев будет больше, то каждый слой солнечной батареи будет лучше поглощать свою часть солнечного спектра. Потенциальную эффективность новой батареи ученые оценили в 40%, что в полтора раза выше кремниевых аналогов.

Российские ученые эволюционировали солнечные батареи

В России разработали новую систему классификации и поиска растворителей для солнечных батарей

Дмитрий Степнов

4 мая, 2020 11:53

Сотрудники лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ проанализировали взаимодействие наиболее часто используемых растворителей с гибридными перовскитами и предложили универсальную модель для классификации растворителей по четырем основным типам взаимодействия со светопоглощающими материалами. Результаты работы опубликованы в престижном международном журнале The Journal of Physical Chemistry.

Гибридные галогенидные перовскиты успешно применяются в качестве светопоглощающего материала в солнечных батареях нового поколения — так называемых перовскитных солнечных элементах. Рекордный КПД таких солнечных элементов сегодня составляет более 25%, превышая рекордные значения для наиболее распространенных солнечных элементов на основе поликристаллического кремния.

При этом одним из достоинств перовскитных солнечных элементов является возможность применения растворных технологий при создании данных устройств, что значительно снижает стоимость их производства. В частности, слой светопоглощающего материала, а также вспомогательные слои селективных полупроводников можно наносить из различных растворителей. На данный момент известно большое количество растворителей, применяемых на разных стадиях сборки перовскитных солнечных элементов, однако особенности взаимодействия молекул растворителя со светопоглощающим материалом, оказывающие влияние на его свойства, не всегда известны. Это приводит к ухудшению свойств светопоглощающих материалов в солнечном элементе и снижению КПД устройства в целом.

Кроме того, постоянные поиски новых органических и неорганических селективных полупроводников требуют одновременного подбора оптимальных растворителей для их нанесения поверх слоя гибридного перовскита без разрушения последнего. До настоящего времени в литературе не было представлено подходящей модели для классификации и подбора растворителей для каждой стадии сборки перовскитного солнечного элемента, что значительно замедляло улучшение существующих и разработку новых растворных методик.

В настоящей работе коллектив авторов провел детальный анализ механизмов взаимодействия гибридных перовскитов с молекулами растворителей и определил три физико-химических параметра растворителей, максимально отражающих три основных механизма взаимодействия: донорно-акцепторное взаимодействие комплексов Pb2+- растворитель (параметр – донорное число DN), водородное связывание (параметр водородного связывания по Хансену 𝛿HB) и ион-дипольное взаимодействие заряженных комплексов свинца с растворителем (параметр – дипольный момент молекулы растворителя μ). В образовавшемся трехмерном пространстве 𝛿HB – μ – DN ученым удалось разделить большой массив известных растворителей на четыре группы по типу взаимодействия с гибридным перовскитом: сильные, слабые, инертные растворители, а также растворители, селективно вымывающие органический катион.

Сотрудники лаборатории экспериментально подтвердили разработанную модель комплексом методов, а также предложили более тридцати новых растворителей, применимых для сборки перовскитных солнечных элементов. В будущем данный подход может быть применен при разработке новых растворителей и растворных систем, расширяя потенциал растворных технологий, применимых в перовскитной фотовольтаике.

«Результатом проведенного исследования стала работающая модель для классификации и поиска новых растворных систем, применимых к производству перовскитных солнечных батарей. Данная модель дает возможность ученым проводить разработку и оптимизацию растворных методик наиболее эффективно», — рассказал руководитель исследования Алексей Тарасов, кандидат химических наук, заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ и старший научный сотрудник химического факультета МГУ.

Российские ученые нашли способ повысить эффективность солнечных батарей: Статьи экологии ➕1, 20.06.2019

Фото: flickr.com/JulesFoto

Ученые из Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с сотрудниками Королевского технологического института в Стокгольме открыли новые свойства диселенида палладия — материала, использование которого может повысить эффективность солнечных батарей. Об этом сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу СФУ.

Диселенид палладия — это бинарное неорганическое соединение палладия и селена в виде кристаллов. Ранее ученым удалось синтезировать его одно- и двухслойные варианты, но свойства этих образцов оставались неизвестными. Чтобы выявить электронные и оптические характеристики вещества, исследователи использовали суперкомпьютер «Академик Матросов» — на базе Института динамики систем и теории управления имени В. М. Матросова Сибирского отделения РАН. В дальнейшем ученые планируют изучать эффективность диселенида палладия при использовании в солнечных батареях.

По словам экспертов, этот материал, в отличие от элементов на основе кремния, более эффективно конвертирует солнечную энергию в электрическую за счет более широкого спектра ее поглощения. Диселенид палладия можно применять в том числе при конструировании космических кораблей и искусственных спутников Земли. «Эффективность материала в большинстве случаев оправдывает затраты в космической отрасли», — говорится в сообщении.

В статье отмечается, что в настоящее время на территории России работает 10 солнечных станций общей мощностью около 100 МВт, что составляет 0,04% от всей энергомощности страны. Солнечные установки помогут существенно снизить затраты на электричество — например, в Якутии, где электроэнергия от дизель-генераторов обходится очень дорого. «Наша цель — разработать более совершенные материалы для того, чтобы эффективность солнечных батарей повышалась», — отметил один из авторов исследования, младший научный сотрудник исследовательской части СФУ Артем Куклин.

Согласно отчету Программы по фотоэлектрическим энергосистемам Международного энергетического агентства, в 2018 году установленная мощность солнечной генерации в мире превысила 500 ГВт. Пятерка лидеров выглядит следующим образом: Китай (176,1 ГВт), США (62,2 ГВт), Япония (56 ГВт), Германия (45,4 ГВт) и Индия (32,9 ГВт). По прогнозу консалтинговой компании IHS Markit, в 2019 году в мире будут установлены солнечные электростанции суммарной мощностью 129 ГВт.

Евгения Чернышёва

Разработка РКС выводит Россию в мировые лидеры по надежности космических солнечных батарей


Холдинг «Российские космические системы» (РКС, входит в состав Госкорпорации «Роскосмос») завершил создание модернизированной системы электрической защиты для солнечных батарей отечественного производства. Ее применение позволит существенно продлить срок работы источников питания космических аппаратов и сделает российские солнечные батареи одними из самых энергоэффективных в мире.

Основу системы защиты солнечной батареи составляют диоды – небольшие устройства, устанавливаемые на каждый фотоэлектрический преобразователь (ФЭП), из которых состоит солнечная батарея. Диоды являются одним из ключевых элементов, от качества которых зависит ее энергоэффективность и срок активного существования.

ФЭП расположены цепочками, которые называют «стринг». Когда солнечная батарея частично или полностью попадает в тень, ФЭП вместо подачи тока на аккумуляторы начинают его потребление. Чтобы этого не происходило, на каждом ФЭП устанавливается шунтирующий диод, а на каждый «стринг» – блокирующий диод. Аналогичным образом диоды действуют, когда со временем под воздействием дестабилизирующих факторов космического пространства отдельные ФЭП или «стринг» выходят из строя – такие элементы просто отсекаются, не затрагивая рабочие ФЭП и другие «стринги» соответственно.

Руководитель участка физико-термических процессов цеха полупроводниковых изделий РКС Алексей АНУРОВ: «РКС почти 20 лет назад первой в России начала создавать защитные диоды и ведет их постоянную модернизацию – в минувшем году мы завершили разработку нового поколения этих изделий. По своим электрическим, массо-габаритным и надежностным характеристикам они находятся на уровне лучших мировых аналогов, а по ряду параметров опережают их. При этом стоимость российских диодов более чем в два раза ниже».

В конструкции новых диодов использованы запатентованные технические решения, которые существенно улучшают их эксплуатационные характеристики и повышают надежность. Так, применение специально разработанной многослойной диэлектрической изоляции кристалла позволяет диоду выдерживать обратное напряжение до 1,1 кВ. Благодаря этому новое поколение защитных диодов может использоваться с самыми эффективными из существующих ФЭП.

Для повышения надежности и срока службы диодов в РКС создали новые многослойные коммутирующие шины диодов на основе молибдена, благодаря которым диоды выдерживают более 700 термоударов, когда температура за несколько минут изменяется более чем на 300 градусов Цельсия. Еще одним нововведением стало нанесение специального защитного покрытия на все металлические детали диода, что предотвращает окисление поверхности при контакте с агрессивными средами. Это также позволило увеличить срок складского хранения устройства с года до пяти лет.

Старший научный сотрудник сектора разработки технологий РКС Павел ДИДЫК: «Благодаря инновационным конструкторским решениям срок активного существования солнечной батареи космического аппарата, оснащенной новыми диодами, увеличился до 15,5 лет. Еще 5 лет диод может храниться на Земле. Таким образом, общий гарантийный срок эксплуатации диодов нового поколения составляет 20,5 лет. Высокая надежность устройства подтверждена независимыми ресурсными испытаниями, в ходе которых диоды выдержали более семи тысяч термоциклов».

В СССР на солнечных батареях использовались только блокирующие диоды, что вело к быстрой деградации солнечных батарей. В 1990-е годы при создании отечественных космических аппаратов широко применялись ФЭП иностранного производства, которые закупались в сборе с диодами.

Руководитель группы разработчиков защитных диодов Андрей БАСОВСКИЙ: «Впервые российские шунтирующие диоды были созданы в ходе совместной работы специалистов РКС и АО «НПП «Квант» при создании солнечных батарей для Международной космической станции. С тех пор РКС остается ключевым поставщиком диодов для солнечных батарей отечественного производства. Опыт эксплуатации продемонстрировал, что применение нашей системы электрической защиты снижает деградацию солнечных батарей примерно в 10 раз».

Стандартный размер ФЭП составляет 25 на 50 мм, а площадь солнечных батарей может достигать 100 кв. м., поэтому потребность производителей солнечных батарей в диодах составляет десятки тысяч штук в год. Отработанная групповая технология производства позволяет РКС выпускать более 15 тысяч диодов нового поколения в год. Их поставки планируется начать уже в 2017 году.

российских химиков разработали полимерные катоды ф

Ученые ищут альтернативы литиевой технологии перед лицом растущего спроса на литий-ионные батареи и ограниченных запасов лития. Российские исследователи из Сколтеха, Университета Д. Менделеева и Института проблем химической физики РАН синтезировали и испытали новые катодные материалы на полимерной основе для литиевых двухионных аккумуляторов. Испытания показали, что новые катоды выдерживают до 25 000 рабочих циклов и заряжаются за считанные секунды, превосходя литий-ионные аккумуляторы.Катоды также можно использовать для производства менее дорогих двухионно-калиевых батарей. Исследование опубликовано в журнале Energy Technology .

Количество потребляемой электроэнергии во всем мире растет с каждым годом, как и спрос на решения для хранения энергии, поскольку многие устройства часто работают в автономном режиме. Литий-ионные батареи могут генерировать огромную мощность, демонстрируя при этом довольно высокую скорость разряда и заряда, а также накопительную емкость на единицу массы, что делает их популярным устройством хранения в электронике, электротранспорте и глобальных энергосистемах.Например, Австралия запускает серию крупномасштабных проектов по хранению литий-ионных аккумуляторов для управления избыточной солнечной и ветровой энергией.

Если литий-ионные батареи будут продолжать производиться в больших количествах, мир рано или поздно может исчерпать запасы лития. Поскольку Конго производит 60% кобальта для катодов литий-ионных батарей, цены на кобальт могут резко возрасти. То же самое и с литием, поскольку потребление воды при добыче лития представляет собой серьезную проблему для окружающей среды. Поэтому исследователи ищут новые устройства хранения энергии, основанные на более доступных материалах и использующие тот же принцип работы, что и литий-ионные батареи.

Команда использовала многообещающую постлитиевую двухионную технологию, основанную на электрохимических процессах с участием анионов и катионов электролита, для многократного увеличения скорости зарядки литий-ионных аккумуляторов. Еще один плюс — прототипы катодов были изготовлены из полимерных ароматических аминов, синтезированных из различных органических соединений.

«Наше предыдущее исследование касалось полимерных катодов для сверхбыстрых аккумуляторов большой емкости, которые можно заряжать и разряжать за несколько секунд, но мы хотели большего», — говорит Филипп А.Обрезков, к.э.н. Сколтеха. студент и первый автор статьи. «Мы использовали различные альтернативы, в том числе линейные полимеры, в которых каждое мономерное звено связывается только с двумя соседями. В этом исследовании мы продолжили изучение новых разветвленных полимеров, где каждое звено связывается по крайней мере с тремя другими звеньями. Вместе они образуют большие сетчатые структуры. которые обеспечивают более быструю кинетику электродных процессов. Электроды из этих материалов демонстрируют еще более высокую скорость заряда и разряда ».

Стандартный литий-ионный элемент заполнен литийсодержащим электролитом и разделен на анод и катод сепаратором.В заряженной батарее большинство атомов лития включены в кристаллическую структуру анода. Когда батарея разряжается, атомы лития перемещаются от анода к катоду через сепаратор. Российская группа исследовала двухионный аккумулятор, в котором в электрохимических процессах участвовали катионы электролита (то есть катионы лития) и анионы, которые входят и выходят из структур материала анода и катода соответственно.

Еще одна новинка состоит в том, что в некоторых экспериментах ученые использовали калиевые электролиты вместо дорогостоящих литиевых для получения двухионных калиевых батарей.

Команда синтезировала два новых сополимера дигидрофеназина с дифениламином (PDPAPZ) и фенотиазином (PPTZPZ), которые они использовали для производства катодов. В качестве анодов использовали металлические литий и калий. Поскольку катод управляет ключевыми элементами этих прототипов батарей, называемыми полуэлементами, ученые собирают их, чтобы быстро оценить возможности новых катодных материалов.

В то время как полуэлементы PPTZPZ показали среднюю производительность, PDPAPZ оказался более эффективным: литиевые полуэлементы с PDPAPZ довольно быстро заряжались и разряжались, демонстрируя хорошую стабильность и сохраняя до трети своей емкости даже после 25000 рабочих циклов.Если бы обычный телефонный аккумулятор был таким же стабильным, его можно было бы заряжать и разряжать ежедневно в течение 70 лет. Полуэлементы калия PDPAPZ показали высокую плотность энергии 398 Вт · ч / кг. Для сравнения, значение для обычных литиевых элементов составляет 200-250 Втч / кг, включая массу анода и электролита. Таким образом, российская группа продемонстрировала, что полимерные катодные материалы могут создавать эффективные литиевые и калиевые двухионные батареи.

###

Сколтех — частный международный университет, расположенный в России.Сколтех, основанный в 2011 году в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом (MIT), воспитывает новое поколение лидеров в области науки, технологий и бизнеса, исследует прорывные области и продвигает технологические инновации, направленные на решение критических проблем, которые лицом к России и миру. Сколтех фокусируется на шести приоритетных областях: наука о данных и искусственный интеллект, науки о жизни, передовые материалы и современные методы проектирования, энергоэффективность, фотоника и квантовые технологии, а также передовые исследования.
Интернет: https://www.skoltech.ru/.

Российский химико-технологический университет им. Д. Менделеева, опорный университет российской химической промышленности, стремится генерировать и внедрять новые знания в отрасли. Работа выполнена научными сотрудниками Сколковского института науки и технологий (Сколтех) и Института проблем химической физики РАН, а также студентами Института химии и проблем устойчивого развития им. Д. Менделеева с финансовой поддержкой. при поддержке Миннауки и высшего образования России и Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ).



Журнал

Энергетические технологии

Заявление об ограничении ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за точность выпусков новостей, размещенных на EurekAlert! участвующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.

Крупнейшее в России ГЧП с хранилищем энергии, построенное на основе трех технологий при поддержке РОСНАНО — Пресс-центр

В Республике Башкортостан введена в эксплуатацию крупнейшая в России фотоэлектрическая электростанция (ГЭС) с энергоаккумулятором — Бурзянская ГРЭС мощностью 10 МВт. Портфельная компания РОСНАНО Лиотех поставила на ГЧП энергоаккумуляторы общей мощностью 8 МВтч.Поставка осуществлялась совместно с Energy Storage Systems (принадлежит Фонду инфраструктурных и образовательных программ Группы РОСНАНО), разработчиком интеллектуальных решений на основе литий-ионных элементов. Инвестором Бурзянской ГЭС выступил лидер российской солнечной энергетики с собственным производством солнечных модулей Группа компаний Хевел , созданная при участии РОСНАНО.

Бурзянская ГРЭС мощностью 10 МВт

Промышленные накопители энергии, входящие в энергокомплекс, являются рекордными по мощности в России.Автоматизированная система управления выбирает оптимальный режим работы энергообъекта: анализируя множество параметров, она определяет, когда сохранять энергию, а когда отдавать в сеть. Новая ГЭС обеспечит надежное и бесперебойное электроснабжение Бурзянского района, а в случае аварийного отключения или ремонтных работ на линии электропередачи сможет работать в автономном режиме.

Накопители энергии новосибирского завода «Лиотех» используются в составе электростанций на основе возобновляемых источников энергии для компенсации неравномерности альтернативной генерации.Это позволяет обеспечивать стабильно высокое качество электроэнергии, а также сохранять избыточную мощность для покрытия пиковых нагрузок.

Анатолий Чубайс , Председатель Правления УК РОСНАНО: «Интеграция объектов возобновляемой энергетики и систем хранения энергии — глобальный тренд. Запуск Бурзянской ГЭС подтверждает, что в России созданы взаимодополняющие кластеры по производству и хранению возобновляемой энергии, и мы можем решать такие задачи. Для удаленных районов такие решения не только позволяют сэкономить на дорогостоящем дизельном топливе, но и гарантируют бесперебойное электроснабжение на основе экологически чистой энергии.Я убежден, что вслед за сектором возобновляемой энергетики мы вскоре увидим активное распространение интеллектуальных систем хранения энергии на основе литий-ионных аккумуляторов в электрических сетях, железнодорожном и водном транспорте, чтобы обеспечить бесперебойное электроснабжение предприятий ».

Согласно совместному отчету РОСНАНО и Центра стратегических разработок, к 2025 году российский сегмент рынка систем хранения энергии может составить 1,5–3 млрд долларов, из которых почти половина приходится на энергетический сектор.

аккумуляторных элементов «Лиотех» в составе накопителя энергии на 300 кВтч уже используются на гибридной электростанции «Хевел», запущенной в поселке Менза Забайкальского края.Системы хранения энергии Liotech мощностью 250 и 460 кВтч также установлены на ГЭС «Хевел» в Республике Тыва. Помимо энергетики, приоритетными направлениями деятельности Лиотеха являются электротранспорт и источники бесперебойного питания.

Технологическая инжиниринговая компания Energy Storage Systems (ESS) занимается разработкой промышленных систем хранения электроэнергии, предназначенных для изолированных территорий с источниками возобновляемой энергии и для удовлетворения пиковых потребностей крупных предприятий, повышения качества и надежности их энергии. поставка.В энергоаккумуляторах ESS используются литий-ионные аккумуляторы новосибирского завода «Лиотех».

Группа компаний «Хевел», созданная при участии РОСНАНО в 2009 году, является крупнейшей интегрированной компанией в области солнечной энергетики в России. В состав группы компаний входят, среди прочего, завод по производству солнечных модулей в Чувашии и крупнейшая в России специализированная научная организация в области фотовольтаики — Научно-технический центр (Санкт-Петербург). С 2014 года компания построила в России 597,5 МВт сетевой солнечной энергетики.

Артикул

Открытое акционерное общество «РОСНАНО» создано в марте 2011 года в результате реорганизации государственной корпорации «Российская корпорация нанотехнологий». ОАО «РОСНАНО» способствует реализации государственной политики по развитию нанотехнологической отрасли путем инвестирования напрямую и через инвестиционные фонды нанотехнологий в финансово эффективные высокотехнологичные проекты, предусматривающие развитие новых производств в Российской Федерации. Основное направление инвестиций — электроника, оптоэлектроника и телекоммуникации, здравоохранение и биотехнологии, металлургия и металлообработка, энергетика, машиностроение и приборостроение, строительные и промышленные материалы, химия и нефтехимия. 100% акций РОСНАНО принадлежат государству. Благодаря инвестициям РОСНАНО в настоящее время открыто 138 заводов и научно-исследовательских центров в 37 регионах России.

Управление активами ОАО «РОСНАНО» осуществляет Общество с ограниченной ответственностью, созданное в декабре 2013 года, Управляющая компания РОСНАНО .

Работы по созданию нанотехнологической инфраструктуры и реализации образовательных программ осуществляет Фонд инфраструктурных и образовательных программ РОСНАНО , который также был создан в ходе реорганизации Российской корпорации нанотехнологий.

* * *

Группа компаний «Хевел» (основана в 2009 году) — крупнейшая российская интегрированная компания в области солнечной энергетики. В состав компании входят производственный комплекс (завод по производству фотоэлектрических модулей в г. Новочебоксарск, Чувашская Республика), конструкторское подразделение (проектирование и строительство солнечных электростанций) и Научно-технический центр тонкопленочных энергетических технологий (г. Санкт-ПетербургСанкт-Петербург), которая является крупнейшей специализированной научной организацией в России, занимающейся исследованиями и разработками в области фотовольтаики. С 2017 года Хевел производит солнечные модули на своем заводе по собственной технологии гетероструктур. Текущая производственная мощность завода составляет 160 МВт, и планируется, что производство солнечных модулей компании увеличится до 260 МВт в год в 2019 году.

Подробная информация на сайте www.hevelsolar.com

* * *

РОСНАНО учредило Liotech в рамках инвестиционного проекта «Развитие производства литий-ионных аккумуляторов в России».Производство литий-ионных аккумуляторов с использованием наноструктурированного фосфата лития-железа (LiFePO 4 ) началось в Лиотехе в Новосибирской области в 2011 году. Производственная мощность завода составляет 40 миллионов ампер-часов в год.

Для получения дополнительной информации посетите сайт liotech.ru/eng

Литий-ионный аккумулятор

в России | Литий-ионный аккумулятор в России

Россия , официально Российская Федерация, является трансконтинентальной страной в Восточной Европе и Северной Азии.Россия, занимающая 17 125 200 квадратных километров (6612 100 квадратных миль), является самой большой страной в мире по площади, занимая более одной восьмой населенной суши Земли и девятое место по численности населения, с населением около 146,77 миллиона человек по состоянию на 2019 год, без учета Крыма. . Около 77% населения проживает в западной, европейской части страны. Столица России Москва — крупнейший мегаполис Европы и один из крупнейших городов мира; другие крупные города включают Санкт-Петербург, Новосибирск, Екатеринбург и Нижний Новгород. Он граничит по морю с Японией по Охотскому морю и американским штатом Аляска через Берингов пролив. Однако Россия признает еще две граничащие с ней страны — Абхазию и Южную Осетию.

Литий-ионный аккумулятор для электромобилей или тяговый аккумулятор используется для приведения в движение аккумуляторных электромобилей. Автомобильные аккумуляторы обычно представляют собой перезаряжаемые батареи, которые также используются в вилочных погрузчиках, электрических тележках для гольфа, электрических мотоциклах, скрубберах для полов, электромобилях и других электромобилях.Аккумуляторы электромобилей предназначены для обеспечения питания в течение продолжительных периодов времени. В этих приложениях вместо батарей SLI используются батареи глубокого разряда. Kingbo предлагает высокопроизводительные литий-ионные аккумуляторы для всех типов электромобилей.

Высокая емкость в ампер-часах

Относительно высокая удельная мощность

Удельная энергия и удельная энергия

Высокая производительность

Доступны меньше и легче

Зарядное устройство или перезарядное устройство, — это устройство, используемое для передачи энергии во вторичный элемент или перезаряжаемую батарею, пропуская через них электрический ток. Протокол зарядки (например, какое напряжение или сила тока и как долго и что делать после завершения зарядки) зависит от размера и типа заряжаемой батареи. Некоторые типы аккумуляторов имеют высокую устойчивость к перезарядке (т.е.продолжение зарядки после полной зарядки аккумулятора) и могут заряжаться путем подключения к источнику постоянного напряжения или источника постоянного тока, в зависимости от типа аккумулятора. Простые зарядные устройства этого типа необходимо отключать вручную в конце цикла зарядки, а для некоторых типов батарей абсолютно необходимо или может использоваться таймер для отключения зарядного тока в определенное время, примерно после завершения зарядки.Батареи других типов не выдерживают перезарядки, повреждения (уменьшение емкости, сокращение срока службы), перегрева или даже взрыва. Зарядное устройство может иметь схемы измерения температуры или напряжения и микропроцессорный контроллер для безопасной регулировки зарядного тока и напряжения, определения состояния заряда и отключения в конце заряда.

российских ученых создают высокоэффективные солнечные батареи из неорганического перовскита — Science & Space

МОСКВА, 6 февраля./ ТАСС / Ученые из Института проблем химической физики Сколтеха и МГУ создали неорганические перовскитовые солнечные батареи с огромной эффективностью, сообщает пресс-служба Сколтеха. Новые устройства демонстрируют очень высокую эффективность преобразования света (10,5%), сравнимую с эффективностью перовскитных батарей на основе классических гибридных материалов (около 12%).

«Наши устройства демонстрируют потрясающую эффективность и отличную повторяемость электрических характеристик от образца к образцу», — сказал один из соавторов исследования, профессор Павел Трошин из Центра электрохимического накопления энергии.«Полученные результаты демонстрируют высокий потенциал неорганических сложных галогенидов, что открывает новые возможности для целевого дизайна фотоактивных материалов для эффективных и стабильных перовскитных солнечных батарей».

Что такое перовскитовые солнечные батареи?

Перовскит — это минерал, который редко встречается на поверхности Земли, титанат кальция, в то время как перовскиты представляют собой различные материалы с кристаллической решеткой, аналогичной перовскиту. В 2009 году было показано, что перовскиты способны эффективно преобразовывать визуальный свет в электричество, и с тех пор они рассматриваются как очень перспективные кандидаты для развития солнечной энергии.

В 2013 году Science, один из самых авторитетных научных журналов в мире, включил солнечные батареи на основе перовскита в топ-10 главных достижений года.

Батареи из перовскитов дешевле батарей на основе кремнезема, а их производство нетоксично. Эти батареи можно сделать тонкими и гибкими, чтобы размещать их на поверхностях различной кривизны.

В настоящее время наилучшая эффективность преобразования света в электричество достигается гибридными перовскитными фотоэлементами на основе органо-неорганических материалов APbI3, где A может быть различными органическими катионами (A = Ch4Nh3 + или HC (Nh3) 2+).

КПД лабораторных прототипов таких устройств достигает 22%, что приближается к характеристикам фотоэлементов на основе кристаллического кремнезема. Однако коммерциализации этих установок препятствует их низкая долговечность. При работе они очень быстро разрушаются из-за термического и фотохимического разложения перовскитов.

Чем заменить гибридные перовскитовые солнечные батареи?

Наиболее эффективный подход к созданию стабильных перовскитных материалов — это полная замена органических катионов неорганическими.Однако такая замена обычно сопровождается снижением КПД устройств. Например, солнечные элементы на основе CsPbI3, созданные осаждением из раствора, показали эффективность преобразования света всего 2-3%.

В новом исследовании российские ученые предложили получать CsPbI3 по другой технологии — термическому соиспарению йодидов цезия и свинца. В результате солнечные батареи на основе этих неорганических перовскитов продемонстрировали стабильный КПД около 10%. При этом эталонные образцы солнечных элементов с аналогичной архитектурой на основе покрытий из гибридного перовскита Ch4Nh4PbI3 демонстрируют сопоставимую эффективность 10-12%.

Результаты исследования опубликованы в Journal of Physical Chemistry Letters.

Анализ перспектив использования солнечной энергии в экономике РФ

% PDF-1.7 % 1 0 объект > >> эндобдж 6 0 obj > эндобдж 2 0 obj > транслировать application / pdf10.1016 / j.procir.2016.01.049

  • Анализ перспектив использования солнечной энергии в экономике Российской Федерации
  • Людмила Серга
  • Чемезова Екатерина
  • Елена Макаридина
  • Наталия Самотой
  • Энергия
  • Солнечная энергия
  • Перспективы развития солнечной энергетики
  • Процедуры CIRP, 40 (2016) 41-45. DOI: 10.1016 / j.procir. 2016.01.049
  • Эльзевьер Б.V.
  • journalProcedia CIRP © 2016 Авторское шоу Опубликовано Elsevier BV Все права защищены. 2212-8271402016201641-45414510.1016 / j.procir.2016.01.049 http://dx.doi.org/10.1016/j.procir.2016.01.049VoR6.510.1016/j .procir.2016.01.049noindexElsevier2016-04-15T20: 23: 18 + 05: 302016-04-15T20: 28: 40 + 05: 302016-04-15T20: 28: 40 + 05: 30TrueAcrobat Distiller 10.1.16 (Windows) uuid : cf7b873e-6415-4902-b693-73cf11222bdbuuid: d6fd0657-d8fc-4efb-afa2-a5f43bd7e7d0
  • http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
  • конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > эндобдж 7 0 объект > / ExtGState> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC] / XObject> >> / Повернуть 0 / TrimBox [0 0 595. 276 841,89] / Тип / Страница / Аннотации [41 0 R] >> эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > / ExtGState> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject> >> / Повернуть 0 / TrimBox [0 0 595.276 841.89] / Тип / Страница >> эндобдж 10 0 obj > / ExtGState> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject> >> / Повернуть 0 / TrimBox [0 0 595.276 841.89] / Тип / Страница >> эндобдж 11 0 объект > / ExtGState> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / TrimBox [0 0 595.s [& NYsO.NuC $ «Wn ‘$ 9 & Yn. ڶ +; o 휂 P]} 1 ~ pFL5 컺? c’k?

    : Звучит как прорыв :: Образование и наука :: Россия-Инфоцентр



    Солнечные батареи находят все более широкое применение в повседневной жизни, а фотовольтаика (фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии) считается одной из наиболее многообещающих областей возобновляемой энергии. Российские исследователи знают, как сделать эти батареи более дешевыми и эффективными.

    У солнечных батарей много положительных сторон, однако они по-прежнему довольно дороги из-за дороговизны их основного компонента — монокристаллического кремния. Российские физики делают все возможное, чтобы эти батареи были дешевле и в то же время имели более высокий КПД.

    КПД разработанных российскими учеными наногетероструктурированных каскадных преобразователей света составляет 36%, то есть одна новая батарея равна двум-трем старым кремниевым. Более высокая эффективность новых преобразователей света достигается за счет разделения солнечного света на несколько спектральных диапазонов, а также более эффективного преобразования энергии фотонов в каждом спектральном диапазоне.Трехкаскадные преобразователи света имеют три фотоактивных компонента, которые, в свою очередь, состоят из трех полупроводниковых пластин, изготовленных из следующих сплавов: GaInP, Ga (In) As и Ge.

    Эти полупроводниковые пластины преобразуют свет из коротковолнового, средневолнового и длинноволнового спектральных диапазонов в энергию соответственно. Увеличение количества ступеней может привести к повышению КПД с 36% до 45-50%, однако изготовление таких многоступенчатых элементов — довольно сложный процесс.

    Модули для солнечных батарей, разработанные в Физико-техническом институте им. Иоффе, содержали световые трансформаторы, о которых говорилось выше.Эти трансформаторы устанавливаются на теплоотводящих подложках на фокусном расстоянии от миниатюрных линз, обеспечивающих 1000-кратную концентрацию солнечного излучения. Такое нововведение позволяет снизить не только размер активной поверхности солнечных батарей, но и их стоимость.

    Батареи, разработанные российскими исследователями, содержат указанные модули, поэтапно устанавливаемые на смешанную (электронную и механическую) систему управления, которая также содержит датчик для определения положения Солнца. Этот датчик удерживает батареи ориентированными на Солнце, что помогает лучше улавливать солнечное излучение по сравнению с неподвижными батареями.Движение также снижает ветровые нагрузки на аккумуляторы. Что касается собственных потребностей в энергии, новые батареи используют для этой цели всего 0,1% вырабатываемой энергии.

    Хороший пример, чтобы вы лучше поняли, о чем мы говорили — один килограмм полупроводников, используемых в качестве компонентов для новых солнечных батарей, генерирует за 25 лет столько же энергии, сколько 5 тысяч тонн нефти. Такие характеристики позволяют значительно снизить затраты на энергию, сделав их в 1,5 раза ниже существующих цен на энергоносители на мировом рынке.

    Проект организации производства этих аккумуляторов был одобрен Правительством РФ после ряда испытаний, которые были успешно пройдены. В Ставрополе планируется открыть производство перспективных, дешевых и эффективных солнечных батарей, разработанных в ФТИ им. А.Ф. Иоффе.

    Источник: Наука и технологии

    Анна Кизилова


    Автор: Анна Кизилова

    Вулканы из России — новая надежда на натрий-ионные батареи

    Чудесный минерал небесно-голубого цвета, известный как петровит, возможно, является ключом к ускорению коммерциализации натрий-ионных батарей.

    Натрий-ионные батареи работают аналогично литий-ионным батареям, которые сейчас относительно обычны: ионы проходят через электролиты и циркулируют туда и обратно между катодом и анодом. Поскольку натрий является шестым по распространенности материалом, обнаруживаемым в земной коре, он, естественно, обладает преимуществом низкой стоимости и обильного предложения. Если коммерциализация станет жизнеспособным направлением, ожидается, что натриево-ионные батареи быстро заменят литий-ионные батареи.

    Являясь доминирующим аккумулятором на рынке, литий-ионные аккумуляторы используются в разнообразной повседневной электронике, от смартфонов до электромобилей, но поскольку спрос на аккумуляторы увеличивается с каждым годом, производители и ученые сталкиваются с проблемой обеспечения их максимальной надежности. достаточный запас материалов для аккумуляторов, таких как литий, кобальт и никель. Стало совершенно очевидно, что отчаянно необходима более экономичная и экологически чистая альтернатива.

    Однако натрий-ионные батареи еще далеки от коммерческой жизнеспособности, главным образом потому, что ионы натрия осаждают слой инертных кристаллов натрия на катоде батареи во время циклов заряда-разряда, тем самым делая саму батарею непригодной для использования через короткое время.

    В свете этого исследовательская группа из Санкт-Петербургского университета нашла потенциальное решение на полуострове Камчатка в дальневосточном конце России. Всего на полуострове расположено 28 вулканов, из которых Толбачик извергался в период 1975–1976 и 2012–2013 годов. Команда обнаружила десятки особых минералов в Толбачике, некоторые из которых уникальны для этого района.

    В частности, одним из минералов, обнаруженных командой, является Na10CaCu2 (SO4) 8 (петровит), состоящий из серы натрия, меди, серы и атомов кислорода.Ученые возлагают большие надежды на этот недавно обнаруженный минерал, поскольку он содержит уникальную пористую структуру, которая позволяет атомам натрия свободно проходить сквозь него и, возможно, стать ионопроводящим материалом, который является катодом натрий-ионной батареи.

    Профессор Станислав Филатов из Санкт-Петербургского университета указывает, что самая большая проблема с этим материалом — отсутствие переходного металла (меди), поэтому исследовательская группа попытается синтезировать соединение-заменитель в будущем.

    Хотя натрий-ионные батареи еще далеки от стадии лабораторных испытаний до стадии сертификации, петровиты стали будущим центром разработки натриево-ионных батарей, оставаясь при этом материалом, имеющим внутреннюю ценность для исследований.

    (Фото на обложке: Петровите; источник: СПбГУ)

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.