Министерство энергетики США (DoE) выделило 125 миллионов долларов на финансирование двух команд Energy Innovation Hub, чтобы возглавить следующую волну разработки аккумуляторных технологий. Эта инициатива, направленная на улучшение текущих ограничений литий-ионных аккумуляторов, возглавляется Аргоннской национальной лабораторией и Стэнфордским университетом. Этот шаг отражает согласованные усилия по ускорению декарбонизации транспорта и повышению интеграции чистой энергии в электросеть.
Объявление о финансировании, подробно изложенное в пресс-релизе DoE, подчеркивает настоятельную необходимость в передовых решениях по хранению энергии для удовлетворения растущего спроса на более безопасные, эффективные и экономичные технологии аккумуляторов. Новые приложения, особенно в сфере транспорта и хранения в сетях, требуют более высоких мощностей для хранения энергии, улучшенных мер безопасности и диверсификации сырья, используемого в производстве аккумуляторов, для снижения рисков в цепочке поставок.
Альянс по исследованию хранения энергии (ESRA)
Альянс по исследованию хранения энергии (ESRA), возглавляемый Аргоннской национальной лабораторией, объединяет около 50 исследователей из трех национальных лабораторий и 12 университетов. Их миссия — фундаментальное изучение наук об аккумуляторах для решения актуальных проблем, включая безопасность, высокую плотность энергии и разработку долговечных аккумуляторов из легкодоступных и недорогих материалов.
Основная цель ESRA — расширить горизонты науки о хранении энергии, способствуя технологическим инновациям, которые укрепляют экономическую конкурентоспособность США.
Ширли Мэн, директор ESRA, подчеркнула настоятельную необходимость в высокопроизводительных, недорогих и устойчивых устройствах хранения энергии в стремлении к глубокой декарбонизации большегрузного транспорта и электросетей. Мэн, которая также является главным научным сотрудником Аргоннского центра по науке о хранении энергии и профессором Притцкеровской школы молекулярной инженерии Чикагского университета, подчеркнула, что для того, чтобы превзойти возможности современной литий-ионной технологии, необходимы новаторские исследования, основанные на фундаментальной науке. Она сказала: «Спрос на высокопроизводительные, недорогих и устойчивые устройства хранения энергии растет, особенно те, которые обладают потенциалом для глубокой декарбонизации большегрузного транспорта и электросетей».
Брайан Макклоски, заместитель директора ESRA по научным направлениям и инженер-преподаватель в Berkeley Lab, добавил, что ESRA стремится создать экосистему, способствующую быстрым инновациям, сокращая задержку между базовыми открытиями и внедрением технологий. Важным компонентом стратегии ESRA является подготовка разнообразной, будущей рабочей силы, подготовленной к предстоящим производственным требованиям, посредством партнерства с промышленностью, академическими кругами и правительством. Он сказал: «ESRA создает исследовательскую экосистему в области хранения энергии с миссией быстрого внедрения инноваций, сокращения времени между базовыми открытиями и разработкой технологий и подготовки рабочей силы следующего поколения».
Коалиция, в которую входят такие учреждения, как Колумбийский университет, Массачусетский технологический институт и Мичиганский университет, будет активно участвовать во всех аспектах научных исследований, управления и стратегического развития.
Консорциум по водным батареям (ABC)
Параллельно Стэнфордский университет возглавляет Консорциум по водным батареям (ABC), сосредоточившись на разработке новой водной батареи, которая обещает быть одновременно экологически безопасной и экономически эффективной. Ожидается, что эта новая технология батарей будет обладать более высокой плотностью энергии, чем существующие свинцово-кислотные батареи, и потенциально будет стоить всего одну десятую часть от стоимости современных литий-ионных батарей. Она призвана преодолеть давние проблемы, такие как низкое напряжение, плотность энергии и коррозия.
Линда Назар, главный научный сотрудник проекта и профессор Университета Ватерлоо, отметила постоянные препятствия, с которыми приходится сталкиваться при разработке водных батарей, включая коррозию материалов и отказ ячеек в практических условиях. «Барьеры на пути к такой новой водной батарее годами ставили изобретателей в тупик», — отметила она.
Директор проекта и профессор Стэнфордского университета И Цуй подчеркнул необходимость создания доступных по цене решений для хранения энергии в масштабах сети, способных надежно работать в течение длительного времени, особенно в эпоху преобладания непостоянных возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия.
Консорциум по водным батареям, администрируемый Стэнфордским институтом энергетики Прекорта, объединяет 31 ведущего специалиста по батареям, инженеров и физиков из учреждений по всей Северной Америке, включая SLAC, несколько кампусов Калифорнийского университета, Университет штата Северная Каролина и исследовательские лаборатории армии и ВМС США. Их совместные усилия будут охватывать проектирование и синтез материалов, теорию и моделирование, а также характеристику прототипов устройств.
Исследовательские группы будут изучать различные аспекты технологии аккумуляторов, включая электролит, материалы электродов и общую архитектуру устройства, с целью создания аккумуляторов, которые не только работают эффективно, но и быстро заряжаются и разряжаются, оставаясь при этом экономически выгодными.
Выделение Министерством энергетики США 125 миллионов долларов, которые будут поровну поделены между двумя центрами на срок до пяти лет, закладывает прочную основу для революционных исследований в области хранения энергии.
