graikova@iees.bas.bg +359 2 979 63 97
Цел на проекта

Иновативни презареждаеми цинк-въздушни клетки

Начало >Цел на проекта

Цел

Цинк-въздушните презареждаеми батерии са обект на засилен интерес поради уникалните си предимства: висока енергийна плътност, наличие на практика на един електрод – цинков, който е евтин, нетоксичен, работи във влажна среда и водни електролити, с нисък саморазряд, рециклируем, осигуряващ семпла конструкция и дълъг „календарен живот.“

Основната цел на проекта е разработването на иновативен дизайн на презареждаема цинк-въздушна клетка с безвъглероден газо-дифузионен електрод с повишено време на живот (брой цикли), предназначена за акумулиране на енергия от фотоволтаици.

Присъствието на въглероден материал в газо-дифузионния електрод се отчита като основен фактор за ниския жизнен цикъл (нисък брой разряд/зарядни цикли) на системата, но напредъкът в изследванията е все още незадоволителен. За решаване на този водещ проблем, в проекта са предложени два оригинални иновативни подхода:

  • Разработване на „монолитен“ керамичен бифункционален електрод на базата на оксидни бифункционални катализатори с приложение в твърдооксидни горивни клетки (LSM, LSCF и др.);
  • Подобряване на механичната стабилност и дълготрайност на електрода чрез замяна на използваната въглеродна матрица с невъглеродна;

Крайна цел на ИНОВИ

Разработване на иновативна концепция и дизайн на презареждаема цинк-въздушна клетка с безвъглероден газо-дифузионен електрод и подобрени параметри.

Крайна цел на ИНОВИ

Структурирането на подобрени електроди (в т.ч. оптимизиран цинков електрод) и тяхното подходящо асемблиране в клетка, формулира крайната цел на ИНОВИ:

Класификация на целите

Целите на ИНОВИ могат да бъдат класифицирани като фундаментални базисни изследвания със силен акцент върху охарактеризирането на изходните материали и компоненти и използване на стандартните методи за електрохимично тестване (предимно циклична волтамперометрия и заряд/разрядни характеристики). Импедансен анализ за оценка проводимостта на електродите се прилага за да обогати познанията за протичащите процеси, да определи скорост определящите стъпки, да подскаже приоритетните направления за оптимизация. Една от задачите на ИНОВИ е да въведе използването на авангардни методики за електрохимичен анализ, разработвани в ИЕЕС, както и перспективните неутрон-базирни методи за охарактеризирне на катализаторите на атомно ниво.

Резултат

Проектът ще завърши със създаване на лабораторен прототип на цинк-въздушна клетка с активна площ 10 кв. см, базирана на безвъглероден бифункционален газодифузионен електрод и подобрен цинков електрод, което ще бъде база за по-нататъшното разработване на системата (преодоляване на Ниво на технологична готовност 2 до ниво 3-4), към която има потенциален икономически интерес, свързан с производството на цинк в България.