Страны БРИКС: стратегии развития и механизмы сотрудничества в изменяющемся мире жет накапливать значительное количество энергии по сравнению со своим весом, обеспечивая эффективную работу в суровых условиях, причем батарея обладает значительной долговеч- ностью, сохраняя более 80% своей емкости после 500 циклов в широком диапазоне темпера- тур. Исследователи добились прорыва, решив несколько ключевых задач — они разработали композитный электролит нового поколения, который усиливает поток ионов внутри батареи, особенно при низких температурах, а также включили многослойную композитную структу- ру электрода с новым полутвердым электролитом и модифицированными активными мате- риалами.
Новая батарея также решает проблемы безопасности, связанные с традиционными литий-ионными АКБ, в которых в основном используются жидкие электролиты, которые мо- гут протекать и воспламеняться, создавая опасность пожара. В новой конструкции исполь- зуется запатентованный полутвердый электролит, уменьшающий содержание жидкого ком- понента и, следовательно, повышающий огнестойкость. Помимо электромобилей и уличных накопителей энергии, новые АКБ обладают потенциалом революционизировать энергоснаб- жение и хранение в различных секторах, включая авиацию, аэрокосмическую промышлен- ность и полярные исследования.
Команда исследователей разрабатывает следующее поколе- ние АКБ с еще более широким диапазоном рабочих температур, ориентируясь на стабильную работу в диапазоне от –70 °C до +70 °C и плотность энергии, превышающую 280 Вт · ч/кг 25 . В начале января 2024 г. китайские ученые доложили о разработке топливного элемента с протонообменной мембраной, обладающего сверхвысокой объемной плотностью мощности, что более чем на 80% превышает характеристики традиционных аналогов.
Профессор Школы машиностроения Тяньцзиньского университета Цзяо Куй и его команда перепроектировали архитектуру топливного элемента с протонообменной мембраной, включив в него новые ком- поненты и оптимизировав маршруты передачи газ-вода-электричество-тепло. Команда созда- ла ультратонкий топливный элемент со сверхвысокой плотностью мощности. Они устрани- ли традиционные газодиффузионные слои и каналы потока, используя металлическую пену и ультратонкую пленку из углеродного нановолокна, полученную по технологии электропря- дения.
Это способствует уменьшению толщины мембранно-электродного узла на 90% и сни- жению потерь массопередачи, вызванных диффузией реагентов, на 80%, что почти вдвое уве- личило объемную плотность мощности топливного элемента. По оценкам исследовательской группы, пиковая объемная плотность мощности батареи топливных элементов с новой струк- турой достигнет 9,8 кВт/литр. Водородные топливные элементы считаются одной из наиболее перспективных технологий применения водородной энергетики, однако увеличение их объ- емной удельной мощности остается серьезной технической задачей.
По оценкам Китайского водородного альянса, зеленый водород будет занимать все боль- шую долю в энергетическом балансе страны — с 1% в 2019 г. до 10% к 2030 г., а масштаб рынка к тому времени увеличится почти в 30 раз, что потребует ежегодного производства как минимум 5 млн т водорода. Структура источников водорода в Китае, как ожидается, претер- пит значительные изменения в ближайшие четыре десятилетия. Доля неископаемой энергии в структуре производства водорода в КНР вырастет с 2% в 2024 г. до 93% к 2060 г., при этом две трети будет приходиться на энергию ветра и солнца 26 . 25 Zhang Xiaomin . New battery operates well in cold temperatures. — https://www.chinadaily.com.
cn/a/202403/07/WS65e92404a31082fc043bb274.html 26 China strives to 'refuel' economy with green hydrogen energy. — https://www.chinadaily.com. cn/a/202403/28/WS66051d7ea31082fc043bf35c.html 42