NASA официально объявило о запуске проекта по экспериментальной разработке литий-воздушных аккумуляторов для самолетов в рамках концепции «Зеленая авиация».
Проведя совместное исследование с Boeing, агентство установило, что для авиации общего назначения плотность энергии устройства должна превышать 400 Вт/кг, а для коммерческих региональных воздушных перевозок, показатель должен быть более 750 Вт/кг. Современные литий-ионные аккумуляторы имеют плотность 200 Вт/кг, а из-за фундаментальных химических ограничений смогут увеличить эффективность максимум на 50%, поэтому они не пригодны для использования в будущих самолетах.
Дополнительные требования к накопителям включают высокую мощность, возможность многоразовой зарядки и безопасность. Однако подходящих готовых решений сейчас не существует, а основные усилия большинства компаний направлены на снижение издержек производства батарей для электромобилей. Поэтому в NASA решили организовать собственную команду для разработки технологии литий-воздушного аккумулятора с теоретической плотностью энергии 3400 Вт/кг, что является максимальным известным показателем.
Для этого Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США привлекло ведущих экспертов из Стэнфорда, Беркли и IBM, других организаций. Для создания и обработки моделей был задействован суперкомпьютер. Целью проекта является использование передовых открытий в материаловедении, электрохимии и проектировании аккумуляторов для разработки усовершенствованных совместимых катодных и электролитных материалов, создание нескольких прототипов литий-воздушных элементов и проведение демонстрационного полета с их использованием.
В первую очередь команда займется решением проблемы разложения электролита в процессе работы, что приводит к разрушению батареи после нескольких циклов зарядки/разрядки. В NASA ожидают, что нахождение оптимальных компонентов и принципов проектирования новых элементов аккумуляторов поможет решить проблемы не только воздушных, но и наземных транспортных средств. Однако завершить разработки и предоставить готовые образцы планирует лишь к 2040 году.
Недавно компании Toyota Motors и Panasonic договорились создать совместное предприятие по производству твердотельных аккумуляторов для автомобилей, емкость которых будет в 50 раз больше, чем у существующих накопителей.
текст: Илья Бауэр, фото: hsto