Ново поколение цинкова батерия акумулира енергия и едновременно с това може да произвежда зелен водород

Германски изследователски консорциум, ръководен от Fraunhofer IZM, е създал нова технология за цинкова батерия, която може да акумулира електроенергия и да произвежда и при необходимост екологичен водород. Тези батерии са по-евтини от литиево-йонните си аналози и се състоят от материали, които подлежат на пълно рециклиране. Първоначалните тестове показват ефективност от 50% при съхранението на енергия и 80% при производството на водород, като технологичният им живот се оценява на 10 години.

Преходът към възобновяема енергия е от решаващо значение за постигането на целите в областта на климата. Но пълното задоволяване на нуждите от слънчева и вятърна енергия представлява голямо предизвикателство – трябва да се намерят ефикасни и устойчиви методи за съхраняване на тази енергия по време на пиковите моменти в производството. Германските инженери са разработили прототип на цинкова батерия, която може не само да акумулира електроенергия, но и да произвежда екологичен водород при поискване. За постигането на тази цел група изследователски институти се обединиха с двама търговски партньори – Zn2H2 и Steel PRO Maschinenbau, за да работят по проекта Zn-H2.

Екипът решава да експериментира с цинкови батерии, които в сравнение с литиево-йонните си аналози са не само по-евтини, но и се състоят от напълно рециклируеми и по-лесно достъпни материали: стомана, цинк и калиев хидроксид. След това изследователите добавят и електролиза на алкална вода, което води до създаването на нова технология.

„По време на процеса на зареждане на батерията водата се окислява до кислород, а цинковият оксид се редуцира до метален цинк. По време на разреждането се извършва обратният процес: металният цинк се превръща обратно в цинков оксид, а водата се редуцира, като се освобождава водород. Това е уникална комбинация от функциите на конвенционалната батерия и източника на водород“, обяснява д-р Роберт Хан от Fraunhofer IZM.

Изследователите са провели лабораторни тестове на отделните батерийни клетки, за да оценят тяхната ефективност и стабилност в продължение на няколко цикъла, и са доказали, че системата работи. До края на годината те планират да тестват осем свързани помежду си клетки, всяка с капацитет от около 50Ah и напрежение 12V. Според екипа първоначалните тестове показват 50% ефективност при акумулирането на енергия и 80% ефективност при производство на водород – с предполагаем период на експлоатация от десет години.

Визията на учените е да се реализира промишлена система за съхранение на водород с електрическо презареждане, която да има двойна функция – да съхранява енергия под формата на метален цинк и да я превръща обратно в електричество и водород, когато е необходимо. Те също така смятат, че ниската цена на цинковите батерии прави тази технология привлекателна алтернатива за търговско съхранение на чиста енергия.

Планира се проектът Zn-H2 да бъде завършен през септември 2025 г. Разгръщането на потенциала на „зеления“ водород, който засега представлява само около 1 % от световното производство на водород, би могло не само да помогне за декарбонизирането на промишлените отрасли с високи емисии (като химическата промишленост и стоманодобива), но и да осигури електроенергия за битови нужди.