Всички електрички без батерии: дали проточните батерии са бъдещето на електромобилите?

Обичате електромобилите, но не харесвате малкия пробег и въздействието на батериите върху околната среда? Тогава електромобилите с поточна батерия може би са за вас.

Мнозина смятат, че електрическите превозни средства (EV) са бъдещето на екологичния транспорт. Електрическите превозни средства, които на практика са големи батерии на колела, се смятат за подходяща алтернатива на двигателите с вътрешно горене, които изхвърлят газове и въглероден диоксид.

Но както във всичко в живота, и тук има само компромисни, а не цялостни решения. Такъв е случаят с електромобилите.

Електромобилите имат ограничен пробег в сравнение с превозните средства с двигатели с вътрешно горене, а инфраструктурата им за зареждане обикновено е съсредоточена в големите градове. Това не е много подходящо за пътувания на дълги разстояния.

Батериите, които те използват, например, изискват големи количества ключови материали като литий, кобалт и никел. Тези метали имат значително въздействие върху околната среда, а техният добив и преработка често са свързани с етични проблеми, особено в части на света, където трудовите практики са съмнителни.

Що се отнася до батериите, освен ако не се зареждат директно от възобновяеми източници, повечето зареждания на електромобилите се извършват чрез националната мрежа, която в много страни все още е силно зависима от изкопаемите горива. При все това все повече електропреносни мрежи включват възобновяеми енергийни източници, а някои собственици на електромобили зареждат автомобилите си директно чрез слънчева енергия или други екологични енергийни решения.

Но една друга технология – проточните батерии – може да се окаже решението, което всички търсим.

Нека разберем как.

Какво представлява проточната батерия?

Поточната батерия, известна също като редукционно-окислителна (Редокс) поточна батерия, е електрохимична клетка, която използва два движещи се течни електролита за генериране на електроенергия. Батерията е проектирана по такъв начин, че двете специални течности текат в непосредствена близост една до друга, разделени от тънка мембрана.

През мембраната на батерията се осъществява пренос на йони, съпътстван от протичане на ток през външната верига, докато течностите циркулират в своите собствени пространства. Необходимите течности се съхраняват в отделни резервоари в завивимост от тяхното използване.

Проточните батерии съществуват от доста време, но по-ранните им варианти имаха ниска енергийна плътност, което ги правеше непрактични за електромобилите. Благодарение на най-новите постижения в тази технология енергийната плътност е силно повишена, което я прави все по-приложима за съхранение на енергия за дълъг период от време и потенциално за електрически превозни средства.

Демонстрирани са различни видове проточни батерии, включително неорганични и органични видове. Конструкцията на проточните батерии може да бъде класифицирана на пълнопроточни, полупроточни и безмембранни варианти.

Основната разлика между конвенционалните и проточните батерии е, че при конвенционалните батерии енергията се съхранява в материала на електрода, докато при проточните батерии тя се съхранява в електролита.

Поточните батерии предлагат редица предимства за електромобилите, като например липса на токсичност, незапалимост, по-дълъг пробег и по-бързо зареждане в сравнение със зареждането на литиево-йонните батерии (често срещан проблем при електромобилите). Неотдавнашните подобрения в енергийната плътност направиха проточните батерии жизнеспособни за съхранение на енергия за дълъг период от време в стационарни приложения.

Доскоро обаче създаването на достатъчно малки батерии, които да захранват един електромобил, бе само мечта. Но сега вече се появяват малки проточни батерии за съхранение на енергия в домашни условия, а една швейцарска компания, с името nanoFlowcell, поема водещата роля в тази интересна нова потенциална технология за електрически превозни средства.

Електромобилите с проточни батерии се задават

Концепцията вече напусна чертожната дъска. Компании като nanoFlowcell вече са разработили и тествали миниатюрни поточни елементи за превозни средства.

През 2019 г. компанията представи тестовия си електромобил QUANTiNO, който използва по-ранна версия на нейната технология за проточни батерии. Този тестов модел доказа концепцията и можеше да навърти над 10 000 часа шофиране в рамките на почти 220 000 мили (357 275 км) с малка или никаква деградация на компонентите на проточната батерия.

Най-новият модел на QUANTiNO беше представен през декември 2023 г. Според публикуваната информация този електромобил може да измине до 1242 мили (2000 км) с един „резервоар“ от течности за проточни батерии. Компанията също така обяви, че започва научноизследователска и развойна дейност в САЩ в новооткрития си филиал в Ню Йорк.

Този модел съхраняваше течностите в отделни резервоари в багажника на автомобила. Оттогава насам nanoFlowcell усъвършенства технологията, така че резервоарите да могат да бъдат интегрирани в каросерията на електромобила.

Освен това електромобилите, задвижвани с проточни батерии, са само част от плана, който включва също ръчни часовници, безпилотни самолети, съхранение на енергия и роботика. Въпреки това, както съобщава изданието Clean Technica, електрическите превозни средства са основната насока на настоящите им изследвания и разработки.

По-конкретно американският клон ще отговаря за насрочване на серийното производство на моделите QUANT E- и за изграждането на мащабна производствена база за Bi-ION електромобили.

bi-ION: това ли е бъдещето на електромобилите с по-голям пробег?

bi-ION е търговската марка на компанията по отношение на специалните течности, използвани в нейните проточни батерии. На практика това е особен вид солена вода.

Според компанията bi-ION се произвежда чрез смесване на специално пречистена вода и метални и неметални соли. Към тази смес се добавя друга строго секретна молекула, за която се твърди, че е „специално разработен енергиен носител“.

„Електролитният разтвор bi-ION има плътност на мощността, сравнима със съвременните литиево-йонни батерии, но с пет пъти по-висока енергийна плътност. bi-ION е идеалното енергийно решение за екологични и устойчиви електрически задвижвания, както и за стационарни и мобилни приложения с чиста енергия“, обясняват от nanoFlowcell.

„Проточните клетки и електролитният разтвор bi-ION® работят без необходимост от ценни или редкоземни метали“, допълва компанията.

Емисиите на системата се състоят от вода, пулверизирана и освободена като пара. По време на движение резервоарите за електролит се изпразват като тези в конвенционалните автомобили с двигатели с вътрешно горене.

Горивата са подобни на тези за обикновения автомобил

Зареждането с гориво е същото, както при зареждането на стандартно бензиново или дизелово превозно средство. Компанията изчислява, че ако технологията бъде широко разпространена, тя би могла да намали емисиите на въглероден диоксид с до 19 250 мегатона годишно.

Това е около 75% намаление в сравнение с настоящия момент – амбициозна идея, която със сигурност си заслужава да бъде проучена.

Въпреки че това е амбициозна и спекулативна визия, тя зависи от широкото разпространение, непрекъснатия технологичен напредък и глобалното преминаване към възобновяема енергия.

Компанията е разработила и своята система „превозно средство към мрежата“ (V2G), която дава възможност на потребителите да използват своите електромобили като преносими домашни генератори. Това е интересен бонус.

Поточните батерии, като тези, които се разработват от nanoFlowcell, несъмнено са привлекателни, но дали ще успеят да си пробият път на пазара на електромобили? Със сигурност тяхната производителност, издръжливост и дълготрайност със сигурност са по-добри от повечето съществуващи батерии за електрическите превозни средства.

Но дали това ще бъде достатъчно, за да се заинтересуват потребителите? Времето и тенденциите ще покажат.

Това не е всичко. В началото на тази година се появи информация, че екип от китайски учени е разработил нов тип ванадиева проточна батерия, която може да направи революция в областта на съхранението на енергия. При това в особено големи мащаби.

Ванадиевите проточни батерии са обещаваща технология за съхранение на възобновяема енергия, тъй като имат дълъг живот, много голяма безопасност и мащабируемост. Въпреки това те имат и висока първоначална цена, което ограничава широкото им разпространение.

Това е една интересна технология, на която следва да се обърне специално внимание.