Elektrocheminės energijos kaupimo technologijos sparčiai tobulėja. NantEnergy siūlo nebrangų cinko-oro energijos akumuliatorių.

„NantEnergy“, vadovaujama Kalifornijos milijardieriaus Patricko Soon-Shiong, pristatė cinko-oro bateriją, kuri kainuoja žymiai pigiau nei ličio jonų kolegos.

Cinko-oro energijos akumuliatorius

Baterija, „apsaugota šimtais patentų“, skirta naudoti energijos kaupimo sistemose energetikos pramonėje. Anot „NantEnergy“, tai kainuoja mažiau nei 100 USD už kilovatvalandę.

Cinko-oro akumuliatoriaus įtaisas yra paprastas. Kai įkraunama, elektra cinko oksidą paverčia cinku ir deguonimi. Iškrovos fazėje ląstelėje cinkas oksiduojamas oru. Viduje viena baterija plastikinis dėklas, kurio dydis nėra daug didesnis nei vertybinių popierių portfelis.

Cinkas nėra retas metalas, o su ličio jonų akumuliatoriais aptariamiems išteklių apribojimams cinko-oro baterijos įtakos neturi. Be to, pastarosiose praktiškai nėra kenksmingų aplinką elementų, o cinkas labai lengvai perdirbamas.

Svarbu pažymėti, kad „NantEnergy“ įrenginys yra ne prototipas, o gamybos modelis, kuris per pastaruosius šešerius metus buvo išbandytas „tūkstančiuose skirtingų vietų“. Šios baterijos aprūpino energiją „daugiau nei 200 000 žmonių Azijoje ir Afrikoje ir buvo naudojamos daugiau nei 1 000 elementų bokštų visame pasaulyje“.

Tokia maža energijos kaupimo sistemos kaina leis „elektros tinklą paversti visiškai be anglies dioksido išmetusia sistema, veikiančia visą parą“, tai yra visiškai paremtą atsinaujinančiais energijos šaltiniais.

Cinko-oro baterijos nėra naujos, jos buvo išrastos XIX amžiuje ir plačiai naudojamos nuo praėjusio amžiaus 30-ųjų. Pagrindinė šių energijos šaltinių taikymo sritis yra klausos aparatai, nešiojami radijo imtuvai, fotografijos įranga ... cheminės savybės cinko, buvo įkraunamų baterijų sukūrimas. Matyt, šiandien ši problema iš esmės įveikta. „NantEnergy“ pasiekė, kad akumuliatorius gali pakartoti įkrovimo ir iškrovimo ciklą daugiau nei 1000 kartų nepablogindamas našumo.

Kiti įmonės nurodyti parametrai apima 72 autonomijos valandas ir 20 metų sistemos veikimo laiką.

Žinoma, kyla klausimų dėl ciklų skaičiaus ir kitų savybių, kurias reikia išsiaiškinti. Tačiau kai kurie energijos kaupimo ekspertai tiki technologijomis. Pernai gruodį GTM apklausoje aštuoni procentai respondentų minėjo cinko baterijas kaip technologiją, galinčią pakeisti ličio jonus energijos kaupimo sistemose.

Anksčiau Tesla vadovas Elonas Muskas pranešė, kad jo įmonės gaminamų ličio jonų elementų (elementų) kaina šiais metais gali nukristi žemiau 100 USD / kW * h.

Dažnai girdime, kad kintamų atsinaujinančių energijos šaltinių – saulės ir vėjo energijos plitimas neva sulėtėja (lėtės) dėl pigių energijos kaupimo technologijų trūkumo.

Žinoma, taip nėra, nes energijos kaupimas yra tik viena iš priemonių, didinančių elektros sistemos manevringumą (lankstumą), bet ne vienintelė priemonė. Be to, kaip matome, vystosi elektrocheminės energijos kaupimo technologijos aukšti tarifai... paskelbė

Jei turite klausimų šia tema, kreipkitės į mūsų projekto ekspertus ir skaitytojus.

Išradimas yra susijęs su pirminių cinko-oro cheminių srovės šaltinių (VTsKhIT) sritimi ir gali būti naudojamas kaip atskiri energijos šaltiniai. Pagal išradimą VTSKhIT su skystu šarminiu elektrolitu, papildytu VTSKhIT iš karto po pagaminimo arba prieš pat naudojimą, turi korpusą su dangteliu su teigiamomis ir neigiamomis srovės gnybtais ir užpildymo angą, uždarytą kištuku, vieną ar daugiau dujų difuzijos katodai, elektra prijungti prie teigiamo gnybto ir aprūpinti dujų kameromis su „kvėpuojančių“ angų sistema, cinko miltelių briketo pavidalo cinko anodas, prijungtas prie neigiamo gnybto, ir tarpelektrodinis separatorius, pagamintas iš poringo gnybto. dielektrinė medžiaga, o anodas pagamintas iš kelių plokščių akytų briketų, išdėstytų su tarpu vienas kito atžvilgiu, elektra sujungtų lygiagrečiai, o briketų plokštumos sumontuotos VTsKhIT statmenai katodų paviršiui. Anodiniai briketai gali būti gaminami sausuoju būdu spaudžiant cinko miltelius ir plėstuvą, išbrinkinant elektrolite, stengiantis užtikrinti maksimalų briketų tankį su minimaliu 10-20% likutiniu poringumu, ir suvynioti į tarpelektrodinį separatorių. Kiekvienas anodo briketas su separatoriumi dedamas į dviejų kaušelių, pagamintų iš gofruotos ir perforuotos polimerinės medžiagos, sėdynes, o tarp puodelio dugno ir briketo paviršiaus susidaro ertmė, bangų kryptis apačioje. puodelis yra kampu su išilgine ašimi. VTsKhIT įkrauto elektrolito tūris yra 0,4 ÷ 0,6 cm 3 / g, palyginti su bendra cinko mase anode. „Kvėpavimo“ angų fiziniai parametrai (pjūvis, ilgis) parenkami pagal ribinės srovės vertę, kuri 3-4 kartus viršija vardinę iškrovos srovę. Į tarpus tarp briketų ir katodų galima įdėti kapiliarinę matricą iš labai porėtos elastingos hidrofilinės medžiagos, atsparios šarminiam elektrolitui, kurios porų dydis yra daugiau dydžio poras išleidžiamame anodo brikete, o bendras porų tūris yra didesnis nei į VTsKhIT įkrauto elektrolito tūris. Katodas tvirtai prilimpa prie kapiliarinės matricos ir gaminamas spaudžiant ant tinklelio iš dalies hidrofobizuotą techninės anglies ir miltelių mišinį. aktyvuota anglis... Techninis išradimo rezultatas – padidinti aktyviosios masės panaudojimo koeficientą. 6 p.p. f-ly, 2 dwg

RF patento 2349991 brėžiniai

Išradimas yra susijęs su pirminių cinko-oro cheminių srovės šaltinių (VTsKhIT) sritimi ir gali būti naudojamas kaip atskiri energijos šaltiniai.

Žinomas pirminis VTsKhIT, turintis teigiamą elektrodą (katodą), pagamintą spaudžiant briketus iš suodžių miltelių (suodžių, grafito) ir mangano dioksido, pridedant prie šarminio elektrolito mišinio (Baterija "Liman", specifikacijos TU 16-729.374-82, ILEV. 563212.003 TAI). Šio žinomo VTsKhIT trūkumas yra mažas srovės tankis nuolatinio iškrovimo režimu.

Iš žinomų VTSKHIT artimiausias technine esme ir pasiektu techniniu rezultatu yra VTSKHIT su skystu šarminiu elektrolitu, įkraunamu į kamerą iš karto po pagaminimo arba prieš pat naudojimą, turintis korpusą su dangteliu su teigiamomis ir neigiamomis srovės laidomis. ir užpildymo anga, uždaryta kamščiu, vienas ar keli dujų difuzijos katodai, hermetiškai sumontuoti elemento korpuse, elektra prijungti prie teigiamo gnybto, įrengti dujų kameros ir „kvėpavimo“ angų sistema, cinko anodas cinko miltelių briketas, prijungtas prie neigiamo gnybto, ir tarpelektrodinis separatorius, pagamintas iš akytos dielektrinės medžiagos (žr. http://www.itpower.co.uk/investire/zmcrep/pdf: WP ataskaita „Investigation on Storage Technologies for Intermittent Renewable Energies ", Sandėliavimo technologijos ataskaita, WPST9-Metal-air systems. Medžiagos 2002. ). Šio VTsKhIT trūkumai yra šie:

Anodo briketo storio (arba masės) apribojimas, dėl kurio, pasiekus tam tikrą vertę, anodo briketo viduje atsiranda išlyginamosios srovės, kurios, be pagrindinės elemento iškrovos srovės, sukelia papildomą tirpimą. cinko priekinėje anodo zonoje ir tokio pat cinko kiekio elektrocheminiu nusodinimu giluminiuose arba užpakaliniuose jo sluoksniuose. Cinko nusodinimo zonoje mažėja anodo poringumas ir ten sumažėja savitasis elektrolito kiekis. Šis reiškinys lemia cinko pasyvavimą giliuose anodo sluoksniuose ir dalies anodo medžiagos sekcijų išjungimą nuo elemento veikimo;

Neefektyvus anodo medžiagos (cinko) naudojimas neigiamame elektrode, nes naudojamas didelio specifinio paviršiaus cinko milteliai. Tokie milteliai išsiskiria padidėjusia savaiminio iškrova, dėl kurios per ilgą veikimo laiką (tūkstančius valandų) neproduktyviai prarandamas didelis (iki 30%) aktyvios anodo medžiagos kiekis.

Techninis išradimo rezultatas – padidinti aktyviosios masės panaudojimo koeficientą ir dėl to padidinti specifinę VTsKhIT talpą.

Nurodytas techninis rezultatas pasiekiamas tuo, kad pirminis cinko oras cheminis šaltinis srovė (VTSKHIT) su skystu šarminiu elektrolitu, užpildyta VTSKHIT iš karto po pagaminimo arba prieš pat naudojimą, turi korpusą su dangteliu su teigiamomis ir neigiamomis srovės gnybtais ir užpildymo angą, uždarytą kištuku, vieną ar daugiau, dujų difuzijos katodai, elektra prijungti prie teigiamo gnybto ir su dujų kameromis su „kvėpuojančių“ angų sistema, cinko miltelių briketo pavidalo cinko anodas, prijungtas prie neigiamo gnybto, ir tarpelektrodinis separatorius, pagamintas iš akytos dielektrinės medžiagos, o anodas pagamintas iš kelių plokščių akytųjų briketų, išdėstytų su tarpu vienas kito atžvilgiu, elektra sujungtų lygiagrečiai, o briketų plokštumos sumontuotos VTsKhIT statmenai katodų paviršiui. Šis VTsKhIT diegimas leidžia padidinti aktyviosios masės ir specifinio pajėgumo panaudojimo rodiklį.

Patartina, kad anodo briketai būtų gaminami sausuoju cinko miltelių presavimu ir plėtiklio išbrinkimu elektrolite, stengiantis užtikrinti maksimalų briketų tankį su ne mažesniu kaip 10–20% likutiniu poringumu, ir suvynioti į tarpelektrodinį separatorių. Taip gaminant briketus galima apriboti elektrolito patekimą į briketo gylį ir tokiu būdu sumažinti cinko koroziją elemento veikimo metu. Briketuose esantys paviršiniai cinko sluoksniai lieka prieinami darbinio elemento iškrovimo procesams. Kadangi paviršiniai cinko sluoksniai anodo briketuose suveikia dėl plėtiklio elektrolito brinkimo, briketų poringumas šioje zonoje didėja. Akytumo padidėjimas prisideda prie tolesnio elektrolito prasiskverbimo į briketų gelmes ir normalaus anodo iškrovimo proceso praėjimą. Aplink briketą naudojamas separatorius apsaugo nuo anodo briketų spalvos, o tai įmanoma, kai plėtiklis išsipučia.

Patartina, kad kiekvienas anodo briketas su separatoriumi būtų dedamas į dviejų kaušelių, pagamintų iš gofruotos ir perforuotos polimerinės medžiagos, lizdus, ​​o tarp puodelio dugno ir briketo paviršiaus susidarytų ertmė, bangavimo kryptis puodelio dugnas yra kampu su išilgine puodelio ašimi. Toks briketų išdėstymas VTsKhIT prisideda prie pakankamo elektrolito joninio laidumo išsaugojimo išilgai briketų per visą anodo iškrovos laikotarpį. Šis laidumas pašalina arba smarkiai sumažina briketų srovių išlyginimo poveikį ir prisideda prie beveik visiško cinko panaudojimo anode veikiant VTsKhIT.

Patartina, kad VTsKhIT įkrauto elektrolito tūris, palyginti su bendra cinko mase anode, būtų 0,4 ÷ 0,6 cm 3 / g. Toks elektrolito ir cinko santykis, nustatytas praktikoje, suteikia galimybę maksimaliai išnaudoti VTsKhIT tūrį arba pasiekti didžiausią talpą.

Patartina, kad "kvėpuojančių" angų fiziniai parametrai (pjūvis, ilgis), suteikiantys vardinę iškrovos srovę, būtų nustatyti kaip (1 / 3-1 / 4) ribinės iškrovos srovės vertės. Šį ryšį lemia tai, kad iškrovos srovės vertė, be elemento apkrovos, priklauso nuo deguonies kiekio, patenkančio į veikiančią kamerą. Kai katode trūksta oro, ribinė srovė realizuojama, kai esant pastoviai elektros apkrovai VTsKhIT iškrovos srovė ir įtampa vienu metu mažėja. Per didelis oro srautas į elementą nepadidėja VTsKhIT įtampa, bet padidina elemento masės perdavimą aplinkai. Tokiu atveju elektrolitas gali išdžiūti, jei aplink elementą yra sausas oras ir sugenda VTsKhIT, arba elektrolitas gali per daug sugerti atmosferos drėgmę, jei aplink yra drėgnas oras, dėl kurio elektrolitas nutekės iš ląstelė. Abu atvejai nėra standartiniai VTsKhIT. Oro, patenkančio į VTsKhIT, kiekio matas yra ribojančios srovės vertė, kurią lemia "kvėpavimo" angų parametrai (sekcija, ilgis). Praktiškai keičiant „kvėpuojančių“ angų parametrus, parenkama ribinės srovės vertė, kuri turėtų būti 3-4 kartus didesnė už vardinę VTsKhIT iškrovos srovę.

VTsKhIT variantas – tai variantas, kuriame tarp briketų ir katodų vietoj kaušelių iš perforuotos ir gofruotos plėvelės medžiagos buvo dedama kapiliarinė matrica iš labai porėtos elastingos hidrofilinės medžiagos, stabilios šarminiame elektrolite. Kapiliarinės matricos porų dydis turėtų būti didesnis nei išleidžiamo anodo briketo porų dydis, o bendras porų tūris turi būti didesnis nei į VTsKhIT įkrauto elektrolito tūris. Jei šios sąlygos bus įvykdytos, elektrolito buvimas kapiliarinėje (elektrolito) matricoje bus užtikrintas tokiu kiekiu, kuris užtikrintų aukštą elektrolito laidumą bet kurioje VCHIT iškrovos stadijoje ir optimalų specifinį elektrolito kiekį anodo briketuose (0,4). -0,6 cm 3 / g).

Pagrindinis kapiliarinės matricos naudojimo bruožas yra galimybė ląstelėje sumontuoti katodus, hermetiškai neatskiriant jų dujų kamerų nuo anodų. Hidrofilinė elektrolito matrica dėl kapiliarinio slėgio jėgų (hidrofilinėje matricoje slėgis yra neigiamas), visas elektrolitas yra matricoje, neišteka iš jos ir taip užtikrina jo nebuvimą dujų kamerose. katodus ir galimybę laisvai tekėti orui į VCHIT.

Laisvo elektrolito nebuvimas elemento anodo kameroje leidžia naudoti katodus, kuriuose nėra skystį blokuojančio hidrofobinio sluoksnio. Toks katodas turi tik aktyvų sluoksnį, ant kurio vyksta elektrocheminė deguonies redukcijos reakcija ore. Patartina, kad katodas tvirtai priliptų prie kapiliarinės matricos ir būtų pagamintas ant tinklelio spaudžiant iš dalies hidrofobizuotą suodžių ir aktyvintos anglies miltelių mišinį. Šio tipo elektrodai yra mažesnio storio, todėl galima padidinti anodo kameros tūrį ir atitinkamai padidinti VTsKhIT talpą.

Ankstesnės technikos analizė parodė, kad pretenzijose nurodytas esminių požymių rinkinys nežinomas. Tai leidžia daryti išvadą, kad jis atitinka „naujovės“ kriterijų.

Patikrinant deklaruojamo išradimo atitiktį „išradimo žingsnio“ kriterijui, buvo atlikta papildoma žinomų techninių sprendimų paieška, siekiant nustatyti požymius, kurie sutampa su išskirtiniais reikalaujamo techninio sprendimo prototipo požymiais. Nustatyta, kad nurodytas techninis sprendimas nėra aiškiai išplaukęs iš ankstesnio technikos lygio. Todėl pareikštas išradimas atitinka "išradimo žingsnio" kriterijų.

Išradimo esmė iliustruojama brėžiniais ir VTsKhIT konstrukcijos aprašymu.

1 paveiksle parodyta VTsKhIT konstrukcija, pagaminta pagal siūlomą išradimą.

2 paveiksle parodytas VTsKhIT su kapiliarine matrica konstrukcijos variantas.

Katodai (2) yra hermetiškai sumontuoti elemento korpuse (1) priešingose ​​jo šoninėse sienelėse. Katodų konstrukcija taip pat panaši į katodų prototipą. Katodai ląstelėje yra su aktyviu sluoksniu ląstelės viduje. Jie yra sumontuoti ląstelės korpuse taip, kad tarp korpuso sienelės ir katodo susidarytų kameros (16). Šios kameros būtinos tolygiai paskirstyti orą visame katodo paviršiuje. Kiekviena oro kamera susisiekia su supančia atmosfera per mažiausiai dvi "kvėpavimo" angas (13), esančias jos apatinėje ir viršutinėje dalyje. Tarp katodo ir oro kameroje esančio elemento sienelės įrengiami tarpikliai (4), kurie neleidžia katodui išsilenkti dėl vidinio slėgio poveikio. Aktyvusis katodo sluoksnis nuo kontakto su anodu apsaugotas tarpelektrodiniu separatoriumi (3). Anodiniai briketai (6), pagaminti sauso presavimo būdu iš cinko miltelių ir plėtiklio (krakmolo, karboksimetilceliuliozės, karbopolio), yra aprūpinti srovės kolektoriais (15), kurie yra kiekvieno briketo viduryje. Kiekvienas briketas suvyniotas į porėtą separatorių (7), pagamintą iš dielektrinės medžiagos, tokios kaip neaustinis polipropilenas. Anodo briketai montuojami vidiniame elemento tūryje vertikaliai su tarpais tarp savęs ir yra statmenai katodų paviršiams. Kiekvienas anodo briketas (6) su separatoriumi (7) dedamas į du kaušelius (14), pagamintus iš gofruotos ir perforuotos polimerinės medžiagos, turinčius sėdimąjį paviršių briketams dėti ir papildomą ertmę, sukuriančią kamerą tarp jo dugno ir briketo paviršius; taurelės apačioje esančių bangelių kryptis yra kampu (12) (apie 45°) su jo išilgine ašimi. Puodelio ertmės gylis užtikrina sandarų anodinių briketų sutankinimą puodeliuose į vidinį elemento tūrį (5).

Iš viršaus anodo briketai uždengti vidiniu dangteliu (8). Visame elemente yra dangtelis (9), ant kurio yra srovės laidai iš elektrodų, užpildymo kamštis (11) ir skysčio elektrolito lygio stabilizatorius (10). Dangtis (9) yra hermetiškai pritvirtintas prie kameros korpuso. Elemento dizainas suteikia galimybę naudoti jį atsarginiu būdu. VTSKhIT gaminamas sausai įkraunamas ir varomas užpildant jį per užpildymo kamštį skystu šarminiu elektrolitu. Be elektrolito su sandariomis „kvėpuojančiomis“ angomis, elementas gali būti laikomas neprarandant kokybės keletą metų. VTSKHIT veikia taip. Pripildžius elementą per užpildymo angą, uždarytą kamščiu (11), skystu šarminiu elektrolitu ir jį dekonservavus atidarius "kvėpavimo" angas, elemento išėjimo gnybtuose atsiras įtampa.

Kai elementas įjungiamas iškrovimui, ant elektrodų vyks elektrocheminės reakcijos, kurios aprašytos šio išradimo įvade. Oras iš aplinkos per „kvėpavimo“ angas pirmiausia patenka į katodo dujų kamerą, vėliau dėl difuzijos per hidrofobinio skystį blokuojančio sluoksnio poras prasiskverbia į jo aktyvųjį sluoksnį, kuriame jonizuojasi deguonis. Dėl deguonies, sunkiosios oro sudedamosios dalies, suvartojimo keičiasi oro sudėtis, mažėja jo tankis. Dėl to katodo dujų kameroje susidaro konvekcinis oro srautas iš apačios į viršų. Ištraukiamas oras išeina per viršutinę „kvėpavimo“ angą, o norint ją pakeisti, per apatinę „kvėpavimo“ angą į kamerą įsiurbiama dalis gryno oro. Taigi deguonies suvartojimas prie katodo užtikrina nuolatinį naujų oro dalių tiekimą į elektrocheminės reakcijos zoną. Galima ir kita „kvėpuojančių“ angų sistema, kuriai naudojamas ląstelės dangtelis arba viršutinis ląstelės korpuso lygis. Šioje sistemoje Grynas oras yra įsiurbiamas į elementą per vamzdelį, esantį katodo dujų kameroje ir jungiantį angą dangtelyje arba viršutinėje korpuso dalyje su apatiniu katodo dujų kameros lygiu. Išleidimo angos yra dangtelyje arba viršutinėje korpuso dalyje. Konvekcinis oro judėjimas katodo kameroje šioje sistemoje bus panašus į ankstesnį. Konvekcinio oro srauto intensyvumą lemia deguonies absorbcijos greitis elektrocheminės ląstelės iškrovos reakcijos metu, t.y. iškrovos srovės dydis. Taigi tarp išleidimo srovės ir konvekcinio oro srauto dydžio yra sukurtas automatinis ryšys. Šio ryšio laipsnį lemia „kvėpuojančių“ angų srauto pasipriešinimas (skersmuo ir ilgis). Dėl nepakankamo šių skylių skerspjūvio sulėtėja konvekcinis oro srautas ir ribojamas deguonies kiekis arba lygiaverčiai ribojama elemento iškrovos srovės vertė. Jei skylių skerspjūvis didesnis už vardinį, iškrovos srovės reikšmė nedidės, tačiau padidės konvekcinio srauto intensyvumas, o kartu ir elemento masės mainų su aplinka intensyvumas. Dėl to elektrolito tūris ląstelėje gali keistis. Jis arba padidės, jei aplinkos drėgmė viršys vidutinę (apskaičiuotą) vertę, arba sumažės esant sausesnei atmosferai. „Kvėpavimo“ angų fiziniai parametrai (pjūvis, ilgis) parenkami empiriškai pagal ribinės srovės vertę, kuri turi būti 3-4 kartus didesnė už vardinę iškrovos srovę.

Ribuojančios srovės vertė nustatoma taip, kad elemento įtampa, esanti nuolatinės varžos iškrovoje, nestabilizuotųsi, o mažėtų monotoniškai.

Anode oksiduojasi cinko dalelės, esančios arčiausiai katodų. Kartu su šiuo procesu plėtiklio dalelės sąveikauja su elektrolitu. Ekspanderis išsipučia elektrolite ir didėja jo tūris. Išbrinkusios plėtiklio dalelės išjudina greta esančias cinko daleles ir padidina vietinį elektrolitų kiekį, taip sumažindamos neigiamą besikaupiančio iškrovos produkto – cinko oksido poveikį. Cinko oksidas nusėda iš elektrolito tirpalo išleidimo zonoje, kai jis yra persotintas cinkatais. Dėl to, kad anodo briketai buvo spaudžiami slėgiu, kol pasiekia natūralų maksimalų tankį, vidinės anodo briketų dalys elektrolitui praktiškai nepasiekiamos. Šios „sausos“ vietos nesąveikauja su elektrolitu, todėl jose nevyksta koroziniai procesai. Papildomas korozijos procesų mažinimo efektas yra cinko miltelių, gautų purškiant lydalą, naudojimas. Tokie milteliai neturi didelio specifinio paviršiaus ploto, todėl jų sąveikos su elektrolitu greitis yra labai neįvertintas. Anodų iškrovos procesai patenka į jų išorinius sluoksnius, kurie dėl elektrolito plėtiklio patinimo didėja ir palaipsniui užpildo puodelių ertmes. Gilėjant anodo iškrovos zonai, didėja elektrolito varža iškrovos zonos porose. Lygiagrečiai su srautais, einančiomis per iškrovos zonos poras, tarp briketų, užpildytų laisvu elektrolitu, yra tarpai. Šiuo atveju joninės iškrovos srovė anodo briketuose paskirstoma taip, kad išoriniai anodo briketų paviršiai būtų prijungti prie iškrovimo proceso ir jų iškrovos iš išorinių paviršių tekėtų į briketus. Briketų storis yra mažesnis už jų bendrus matmenis, todėl išleidimas vyksta iš briketų periferijos į centrą. Šis efektas sudaro sąlygas visiškam cinko išmetimui briketuose. Riboje besiplečiantys anodo briketai užpildo visą puodelių tūrį. Pasviręs bangelių išdėstymas kaušelių ašies atžvilgiu sukuria garantuotą minimalų tarpą tarp gretimų kaušelių, lygų du kartus didesniam už gofravimo aukštį. Gofruoto puodelių dugno standumas yra pakankamas, kad būtų išlaikytas minimalus tarpas tarp briketų, kol cinkas visiškai išsiskirs briketuose. Elektrolito laidumas šiame tarpelyje palaiko briketų iškrovimo režimą iš priekio į centrą. Anodo briketų plėtimąsi į viršų riboja vidinis dangtelis (8). Šis dangtelis išlaiko laisvą erdvę viršutinėje kameros dalyje, kurioje gali kauptis papildomas elektrolito tūris, susidarantis, pavyzdžiui, elektrolitui iš atmosferos absorbuojant vandens garus, jei pastarasis turi ilgą laiką. santykinę oro drėgmę, didesnę už skaičiuojamą elementų paskirties plotams.

Elementų konstrukcijos tipas, kai anodiniai briketai su separatoriumi dedami į kaušelius, yra 2 pav. parodyta konstrukcija su kapiliarinėmis matricomis, kuriose kapiliarinė matrica įdedama į tarpus tarp briketų ir katodų, pagamintų iš labai porėta elastinga hidrofilinė medžiaga, stabili šarminiame elektrolite, kurios poros yra didesnės už išleidžiamo briketo porų dydį, o porų tūris yra didesnis nei į elementą įkrauto elektrolito tūris. Tarp anodo briketų (6) dedamos kapiliarinės matricos (14), kuriose telpa visas elektrolito tūris, reikalingas elementui veikti.

Elektrolitą matricoje sulaiko kapiliarinės jėgos. Kapiliarinės matricos naudojimas padidina srovės šaltinio patikimumą, nes šiuo atveju yra pagrindinė galimybė užpildyti dujų kamerą elektrolitu, kuris gali patekti į katodo dujų kamerą dėl katodo įterpimo sandarumo pažeidimo. vienetas elemente, pašalinamas. Dujų kamerą užpildžius elektrolitu, jos „kvėpuojančios“ angos užblokuojamos ir oro patekimas į katodą sustoja. Deguonies nebuvimas katode sustabdo elektrocheminį srovės susidarymo procesą ir taip išjungia elementą. Matricos medžiaga yra nelaidži ir chemiškai nesąveikauja su elektrolitu. Tai taip pat leidžia matricai elastingai deformuotis veikiant gniuždymo jėgai. Porų dydis matricoje turi būti toks, kad, viena vertus, elektrolito tūris viršutinėje kameros dalyje turėtų būti toks, kad būtų galima išleisti gretimas cinko briketų dalis, kita vertus, jo porų dydis turi būti didelės poros, kurios susidaro išleidžiamos zonos anodo brikete. Jei šios sąlygos yra įvykdytos, sistemos joninis laidumas išsaugomas: kapiliarinė matrica yra anodo briketas, esant bet kokiam briketų išleidimo laipsniui. Iškrovimo metu besiplečiantys anodo briketai išspaudžia kapiliarines matricas ir iš matricų išspaudžia elektrolitą į briketus. Šis procesas palaiko elektrolito tūrio pastovumą jungties porėtos matricos-briketų sistemoje. Naudojant kapiliarinę matricą, katodas gali būti laisvai (ne hermetiškai uždarytas) sumontuotas elemento korpuse, tuo pačiu užtikrinant jo tvirtą prigludimą prie matricos. Išnaudojant kapiliarinės matricos savybę sugerti elektrolitą, galima naudoti sandariai prie kapiliarinės matricos esantį katodą, pagamintą iš dalies hidrofobizuotą techninės anglies ir aktyvintos anglies miltelių mišinį presuojant ant tinklelio. Toks elektrodas yra lengviau gaminamas ir ne mažiau aktyvus elemento veikimo metu. Elektrolito nutekėjimo nebuvimas sukelia fizikinį reiškinį - kapiliarinį slėgį, kuris turi neigiamą reikšmę hidrofilinei matricai. Kapiliarų masyvų naudojimas pašalina gofruotų ir perforuotų puodelių poreikį. Ląstelės iškrovos metu elektrolitą nuolat sulaiko matrica pagal poringų terpių sistemos kapiliarų pusiausvyros fizikinį dėsnį ir atiduoda jį anodo briketams proporcingai jų iškrovos laipsniui (padidėjimo laipsniui). tūris). Elektrolito varža labai poringoje matricoje yra mažesnė nei varža anodų iškrovos zonos porose. Dėl šios priežasties iškrovos jonų srovė per anodo briketus paskirstoma taip pat, kaip ir elementuose su laisvu elektrolitu, kai išoriniai anodo briketų paviršiai yra prijungti prie iškrovos proceso ir jų iškrova iš išorinių paviršių teka į briketus. . Briketų storis parenkamas palyginti mažas, todėl jų iškrovimas vyksta beveik visiškai su dideliu koeficientu naudingas naudojimas cinko (KPI). Praktiškai pasiektos KPI reikšmės yra 0,92–0,95 lygyje. Visų šiame išradime išdėstytų cinko oro elemento konstrukcinių savybių panaudojimas didelės talpos pasiekia specifinius energijos lygius iki 500 Wh/kg ir 1100 Wh/l.

Remiantis tuo, kas išdėstyta, darytina išvada, kad deklaruotas VTsKhIT praktiškai gali būti įgyvendintas pasiekus deklaruotą techninį rezultatą, t.y. jis atitinka "pramoninio pritaikomumo" kriterijų.

REIKALAVIMAS

1. Cinko-oro pirminis cheminis srovės šaltinis (VTsKhIT) su skystu šarminiu elektrolitu, pripildytas VTsKhIT iš karto po pagaminimo arba prieš pat naudojimą, turintis korpusą su dangčiu su teigiamomis ir neigiamomis srovės gnybtais ir užpildymo anga, uždaryta kištukas, vienas ar keli dujų difuzijos katodai, elektra prijungti prie teigiamo gnybto ir įrengti dujų kameros su „kvėpuojančių“ angų sistema, cinko anodas cinko miltelių briketo pavidalu, prijungtas prie neigiamo gnybto, ir tarpelektrodinis separatorius, pagamintas iš akytos dielektrinės medžiagos, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad anodas pagamintas iš kelių plokščių akytųjų briketų, išdėstytų su tarpu vienas kito atžvilgiu, elektra sujungtų lygiagrečiai, o briketų plokštumos įrengiamos VTsKhIT statmenai katodų paviršius.

2. VTsKhIT pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad anodo briketai yra pagaminti sausuoju cinko miltelių presavimu ir plėtiklio išbrinkimu elektrolite jėga, užtikrinančiu maksimalų briketų tankį su minimaliu 10–20 % likutiniu poringumu, ir suvynioti. tarpelektrodiniame separatoriuje.

3. VTSKHIT pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad kiekvienas anodinis briketas su separatoriumi yra dedamas į dviejų kaušelių, pagamintų iš gofruotos ir perforuotos polimerinės medžiagos, lizdus, ​​o tarp puodelio dugno ir briketo paviršiaus yra suformuota ertmė. , taurelės apačioje esančių bangelių kryptis yra kampu jo išilginei ašiai.

4. VTsKhIT pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad VTsKhIT įkrauto elektrolito tūris yra 0,4 ÷ 0,6 cm3/g visos cinko masės anode atžvilgiu.

5. VTsKhIT pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad fiziniai "kvėpavimo" angų parametrai (sekcija, ilgis) parenkami pagal ribinės srovės vertę, kuri yra 3-4 kartus didesnė už vardinę iškrovos srovę.

6. VTsKhIT pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad į tarpus tarp briketų ir katodų yra patalpinta kapiliarinė matrica iš labai porėtos, elastingos, atsparios šarminiam elektrolitui, hidrofilinės medžiagos, kurios porų dydis yra didesnis nei porų dydis išleidžiamame anodo brikete, o bendras porų tūris yra didesnis nei VTsKhIT įkrauto elektrolito tūris.

7. VTsKhIT pagal 1 arba 6 punktą, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad katodas tvirtai prilimpa prie kapiliarinės matricos ir yra pagamintas spaudžiant ant tinklelio iš dalies hidrofobizuotą techninės anglies ir aktyvintos anglies miltelių mišinį.

Ilgalaikė taikymo sritis cinko oro baterijos neperžengė medicinos ribų. Didelės talpos ir ilgas terminas paslaugos (neaktyvios) leido jiems sklandžiai užimti vienkartinių klausos aparatų baterijų nišą. Tačiau pastaraisiais metais automobilių gamintojų susidomėjimas šia technologija labai išaugo. Kai kas mano, kad rasta alternatyva ličiui. Ar taip yra?

Cinko-oro akumuliatorius elektromobiliui gali būti išdėstytas taip: į skyrelius suskirstytą skyrių įkišti elektrodai, ant kurių adsorbuojamas ir redukuojamas oro deguonis, taip pat specialios išimamos kasetės, užpildytos vartojamas anodas, šiuo atveju cinko granulės. Tarp neigiamo ir teigiamo elektrodo dedamas separatorius. Gali būti naudojamas kaip elektrolitas vandens tirpalas kalio hidroksido arba cinko chlorido tirpalu.

Iš išorės katalizatorių pagalba patekęs oras vandeniniame elektrolito tirpale sudaro hidroksilo jonus, kurie oksiduoja cinko elektrodą. Šios reakcijos metu išsiskiria elektronai, sudarydami elektros srovę.

Privalumai

Kai kuriais skaičiavimais, pasaulio cinko atsargos yra apie 1,9 gigatonos. Jei pasaulinę cinko metalo gamybą pradėsime dabar, tai po poros metų bus galima surinkti milijardą cinko-oro baterijų, kurių kiekvienos talpa po 10 kW * h. Pavyzdžiui, dabartinėmis ličio gavybos sąlygomis tokiam pat kiekiui sukurti prireiks daugiau nei 180 metų. Cinko prieinamumas taip pat padės sumažinti baterijų kainą.

Taip pat labai svarbu, kad cinko oro elementai, turintys skaidrią cinko atliekų perdirbimo schemą, būtų ekologiški gaminiai. Čia naudojamos medžiagos neteršia aplinkos ir gali būti perdirbamos. Cinko ir oro maistinių medžiagų reakcijos produktas (cinko oksidas) taip pat yra visiškai saugus žmonėms ir jų aplinkai. Ne veltui cinko oksidas naudojamas kaip pagrindinis kūdikių pudros komponentas.

Pagrindinis privalumas, dėl kurio EV laukia šios technologijos, yra didelio tankio energijos (2-3 kartus didesnė nei ličio jonų). Jau dabar cinko oro energijos sąnaudos siekia 450 W * h / kg, tačiau teorinis tankis gali būti 1350 W * h / kg!

trūkumai

Kadangi elektromobilių su cinko oro akumuliatoriais nevažinėjame, tai yra ir trūkumų. Pirma, tokius elementus sunku pakartotinai įkrauti pakankamai iškrovimo / įkrovimo ciklai. Cinko oro akumuliatoriaus veikimo metu elektrolitas tiesiog išdžiūsta, arba per giliai prasiskverbia į oro elektrodo poras. O kadangi nusėdęs cinkas pasiskirsto netolygiai, sudarydamas šakotą struktūrą, tarp elektrodų dažnai įvyksta trumpieji jungimai.

Mokslininkai bando rasti išeitį. Amerikiečių kompanija ZAI išsprendė šią problemą tiesiog pakeisdama elektrolitą ir pridėdama šviežių cinko kasečių. Natūralu, kad tam reikės gerai išvystytos degalinių infrastruktūros, kur oksiduota aktyvioji medžiaga anodo kasetėje bus pakeista šviežiu cinku.

Ir nors ekonominis projekto komponentas dar nėra parengtas, gamintojai teigia, kad tokio „įkrovimo“ kaina bus gerokai mažesnė nei automobilio su vidaus degimo varikliu papildymas. Be to, veikliosios medžiagos keitimo procesas užtruks ne ilgiau kaip 10 minučių. Netgi itin greiti per šį laiką galės papildyti tik 50% savo potencialo. Praėjusiais metais Korėjos „Leo Motors“ savo elektriniame sunkvežimyje jau demonstravo ZAI cinko oro baterijas.

Masinis kompaktiškų cinko oro baterijų įėjimas į rinką gali labai pakeisti mažos energijos rinkos segmentą autonominis maitinimo šaltinis nešiojamiesiems kompiuteriams ir skaitmeniniams įrenginiams.

Energijos problema

o pastaraisiais metais labai išaugo nešiojamųjų kompiuterių ir įvairių skaitmeninių įrenginių parkas, kurių daugelis rinkoje pasirodė neseniai. Šis procesas labai paspartėjo dėl išaugusio populiarumo Mobilieji telefonai... Savo ruožtu spartus nešiojamųjų kompiuterių skaičiaus augimas Elektroniniai prietaisai smarkiai išaugo autonominių elektros energijos šaltinių, ypač įvairių tipų baterijų ir akumuliatorių, paklausa.

Tačiau būtina užtikrinti didelis kiekis nešiojamieji įrenginiai su baterijomis yra tik viena problemos pusė. Taigi, tobulėjant nešiojamiesiems elektroniniams prietaisams, didėja elementų surinkimo tankis ir juose naudojamų mikroprocesorių galia – vos per trejus metus naudotų PDA procesorių taktinis dažnis išaugo eilės tvarka. Mažyčius vienspalvius ekranus keičia spalvoti ekranai su didelės raiškos ir padidintas ekranas. Visa tai lemia energijos suvartojimo padidėjimą. Be to, pastebima aiški tendencija toliau miniatiūrizuoti nešiojamos elektronikos srityje. Atsižvelgiant į pirmiau minėti veiksniai tampa visiškai akivaizdu, kad naudojamų baterijų energijos intensyvumo, galios, ilgaamžiškumo ir patikimumo padidėjimas yra vienas iš esminės sąlygos užtikrinti tolesnę nešiojamųjų elektroninių prietaisų plėtrą.

Atsinaujinančių autonominio maitinimo šaltinių problema yra labai opi nešiojamųjų kompiuterių segmente. Šiuolaikinės technologijos leidžia sukurti nešiojamus kompiuterius, kurie savo funkcine įranga ir našumu praktiškai nenusileidžia visavertėms stalinių kompiuterių sistemoms. Tačiau pakankamai efektyvių autonominio maitinimo šaltinių trūkumas nešiojamųjų kompiuterių naudotojus atima iš vieno pagrindinių tokio tipo kompiuterių privalumų – mobilumo. Geras šiuolaikinio nešiojamojo kompiuterio su ličio jonų akumuliatoriumi rodiklis yra maždaug 4 valandų 1 akumuliatoriaus veikimo laikas, tačiau visavertis darbas mobiliosios sąlygos to aiškiai neužtenka (pavyzdžiui, skrydis iš Maskvos į Tokiją trunka apie 10 valandų, o iš Maskvos į Los Andželą – beveik 15).

Viena iš nešiojamųjų kompiuterių baterijų veikimo trukmės ilginimo problemos sprendimo galimybių yra perėjimas nuo dabar plačiai paplitusių nikelio-metalo hidrido ir ličio jonų baterijų prie cheminių kuro elementų 2. Žemos darbinės temperatūros kuro elementai, tokie kaip PEM (protonų mainų membrana) ir DMCF (tiesioginiai metanolio kuro elementai), yra perspektyviausi nešiojamuose elektroniniuose įrenginiuose ir asmeniniuose kompiuteriuose. Kaip šių elementų kuras naudojamas vandeninis metilo alkoholio (metanolio) 3 tirpalas.

Tačiau šiame etape apibūdinti tik cheminių kuro elementų ateitį rožiniai tonai būtų pernelyg optimistiška. Faktas yra tas, kad yra mažiausiai dvi kliūtys, trukdančios platinti kuro elementus nešiojamuose elektroniniuose prietaisuose. Pirma, metanolis yra gana toksiška medžiaga, o tai reiškia, kad keliami didesni reikalavimai degalų kasečių sandarumui ir patikimumui. Antra, užtikrinti priimtiną važiavimo greitį cheminės reakcijos kuro elementuose, kurių darbinė temperatūra yra žema, turi būti naudojami katalizatoriai. Šiuo metu PEM ir DMCF ląstelėse naudojami katalizatoriai iš platinos ir jos lydinių, tačiau šios medžiagos natūralūs atsargos yra mažos, o kaina didelė. Teoriškai įmanoma platiną pakeisti kitais katalizatoriais, tačiau iki šiol nė vienai iš šios krypties tyrimus užsiimančių komandų nepavyko rasti priimtinos alternatyvos. Šiandien vadinamoji platinos problema yra bene rimčiausia kliūtis, neleidžianti plačiai naudoti kuro elementų nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir elektroniniuose įrenginiuose.

1 Tai reiškia veikimo laiką iš standartinės baterijos.

2 Daugiau apie kuro elementus skaitykite straipsnyje „Kuro elementai: vilties metai“, paskelbtame 2005 m. Nr. 1.

3 PEM elementai, varomi dujiniu vandeniliu, turi integruotą keitiklį vandenilio gamybai iš metanolio.

Cinko oro ląstelės

Nors daugelio publikacijų autoriai cinko oro baterijas ir akumuliatorius laiko vienu iš kuro elementų potipių, tai nėra visiškai tiesa. Susipažinus su prietaisu ir cinko-oro elementų veikimo principu, net ir apskritai, galima padaryti visiškai nedviprasmišką išvadą, kad teisingiau juos laikyti atskira autonominių maitinimo šaltinių klase.

Cinko oro elementų konstrukcija apima katodą ir anodą, atskirtus šarminiu elektrolitu ir mechaniniais separatoriais. Kaip katodas naudojamas dujų difuzijos elektrodas (GDE), kurio pralaidi membrana leidžia gauti deguonį iš juo cirkuliuojančio atmosferos oro. „Kuras“ – tai cinko anodas, kuris oksiduojasi ląstelės veikimo metu, o oksidatorius – deguonis, gaunamas iš atmosferos oro, patenkančio pro „kvėpavimo angas“.

Deguonies elektroredukcijos reakcija vyksta katode, kurio produktai yra neigiamai įkrauti hidroksido jonai:

O 2 + 2H 2 O + 4e 4OH -.

Hidroksido jonai elektrolitu juda į cinko anodą, kur vyksta cinko oksidacijos reakcija, išsiskiriant elektronams, kurie per išorinę grandinę grįžta į katodą:

Zn + 4OH - Zn (OH) 4 2– + 2e.

Zn (OH) 4 2– ZnO + 2OH - + H 2 O.

Visiškai akivaizdu, kad cinko oro elementai nepatenka į cheminių kuro elementų klasifikaciją: pirma, juose naudojamas sunaudojamas elektrodas (anodas), antra, kuras iš pradžių dedamas į elementą, o eksploatacijos metu nėra tiekiamas iš lauke.

Vieno cinko oro elemento elektrodų įtampa yra 1,45 V, o tai labai artima šarminių (šarminių) baterijų įtampai. Jei reikia, norint gauti didesnę maitinimo įtampą, keletą nuosekliai sujungtų elementų galima sujungti į bateriją.

Cinkas yra gana dažnas ir nebrangi medžiaga, kurios dėka, diegdami masinę cinko-oro elementų gamybą, gamintojai nepatirs problemų dėl žaliavų. Be to, net ir toliau Pradinis etapas tokių maitinimo šaltinių kaina bus gana konkurencinga.

Taip pat svarbu, kad cinko oro ląstelės yra labai draugiški aplinkai produktai. Jų gamybai naudojamos medžiagos neteršia aplinkos ir po perdirbimo gali būti panaudotos pakartotinai. Cinko-oro elementų reakcijos produktai (vanduo ir cinko oksidas) taip pat yra visiškai saugūs žmogui ir aplinkai – cinko oksidas netgi naudojamas kaip pagrindinis kūdikių miltelių komponentas.

Tarp cinko-oro elementų eksploatacinių savybių verta paminėti tokius privalumus kaip mažas savaiminio išsikrovimo greitis neaktyvintoje būsenoje ir nedidelis įtampos vertės pokytis vykstant iškrovimui (plokščia iškrovos kreivė).

Neabejotinas cinko-oro elementų trūkumas yra įeinančio oro santykinės drėgmės įtaka elemento savybėms. Pavyzdžiui, cinko oro elemento, suprojektuoto veikti esant 60 % santykiniam drėgniui, kai drėgmė pakyla iki 90 %, tarnavimo laikas sumažėja apie 15 %.

Nuo baterijų iki įkraunamų baterijų

Vienkartinės baterijos yra lengviausiai įgyvendinama cinko oro elementų parinktis. Kuriant cinko oro elementus didelis dydis ir galia (pavyzdžiui, skirta elektrinėms tiekti Transporto priemonė) cinko anodų kasetės gali būti keičiamos. Šiuo atveju, norint atnaujinti energijos tiekimą, pakanka išimti kasetę su panaudotais elektrodais ir vietoje jos sumontuoti naują. Elektrodų atliekos gali būti panaudotos pakartotiniam naudojimui elektrocheminiu būdu specializuotose įmonėse.

Jei kalbėsime apie kompaktiškas baterijas, tinkamas naudoti nešiojamuose kompiuteriuose ir elektroniniuose įrenginiuose, tai praktiškai neįmanoma įgyvendinti galimybės su keičiamomis cinko anodo kasetėmis dėl mažo baterijų dydžio. Štai kodėl dauguma šiuo metu rinkoje esančių kompaktiškų cinko oro elementų yra vienkartiniai. Vienkartinės cinko oro baterijos mažas dydis gamina bendrovės „Duracell“, „Eveready“, „Varta“, „Matsushita“, GP, taip pat vietinė įmonė „Energia“. Pagrindinė tokių energijos šaltinių taikymo sritis yra klausos aparatai, nešiojami radijo imtuvai, fotografijos įranga ir kt.

Daugelis įmonių dabar gamina vienkartines cinko oro baterijas

Prieš keletą metų AER pagamino „Power Slice“ cinko-oro baterijas nešiojamiesiems kompiuteriams. Šie elementai buvo sukurti Hewlett-Packard Omnibook 600 ir Omnibook 800 serijų nešiojamiesiems kompiuteriams; jų baterijos veikimo laikas svyravo nuo 8 iki 12 valandų.

Iš esmės taip pat yra galimybė sukurti ir pakartotinai įkraunamus cinko-oro elementus (baterijas), kuriuose, prijungus išorinis šaltinis srovę anode, vyks cinko redukcijos reakcija. Tačiau praktinis tokių projektų įgyvendinimas buvo trukdomas ilgą laiką. rimtų problemų dėl cinko cheminių savybių. Cinko oksidas gerai tirpsta šarminiame elektrolite ir ištirpęs pasiskirsto visame elektrolito tūryje, toldamas nuo anodo. Dėl šios priežasties, kraunant iš išorinio srovės šaltinio, anodo geometrija labai pasikeičia: iš oksido atgautas cinko oksidas nusėda ant anodo paviršiaus juostelių kristalų (dendritų), savo forma panašių į ilgus smaigalius, pavidalu. Dendritai perveria separatorius, sukeldami trumpąjį jungimą akumuliatoriaus viduje.

Šią problemą apsunkina tai, kad norint padidinti galią, cinko-oro elementų anodai yra pagaminti iš susmulkinto cinko miltelių (tai leidžia žymiai padidinti elektrodo paviršiaus plotą). Taigi, didėjant įkrovimo-iškrovimo ciklų skaičiui, anodo paviršiaus plotas palaipsniui mažės Neigiama įtaka apie elemento veikimą.

Iki šiol „Zinc Matrix Power“ (ZMP) pasiekė didžiausią sėkmę kompaktiškų cinko oro baterijų srityje. ZMP specialistai sukūrė unikalią „Zinc Matrix“ technologiją, kuri išsprendė pagrindines problemas, kylančias akumuliatoriaus įkrovimo procese. Šios technologijos esmė – naudojamas polimerinis rišiklis, kuris užtikrina netrukdomą hidroksido jonų prasiskverbimą, tačiau tuo pačiu blokuoja elektrolite tirpstančio cinko oksido judėjimą. Naudojant šį sprendimą, galima išvengti pastebimų anodo formos ir paviršiaus pokyčių bent 100 įkrovimo-iškrovimo ciklų.

Cinko oro baterijų pranašumai yra ilgas laikas darbas ir didelis savitasis energijos intensyvumas, bent du kartus didesnis nei geriausių ličio jonų baterijų. Cinko-oro baterijų savitosios energijos sąnaudos siekia 240 Wh 1 kg svorio, o maksimali galia – 5000 W/kg.

ZMP kūrėjų teigimu, šiandien galima sukurti apie 20 Wh energetinės talpos cinko-oro baterijas nešiojamiesiems elektroniniams prietaisams (mobiliesiems telefonams, skaitmeniniams grotuvams ir kt.). Mažiausias įmanomas tokių maitinimo šaltinių storis yra tik 3 mm. Eksperimentiniai cinko-oro baterijų prototipai nešiojamiesiems kompiuteriams turi nuo 100 iki 200 Wh energijos.

Cinko oro prototipo baterija iš „Zinc Matrix Power“.

Kitas svarbus cinko-oro baterijų privalumas – visiškas vadinamojo atminties efekto nebuvimas. Skirtingai nuo kitų tipų baterijų, cinko oro elementus galima įkrauti bet kokiu įkrovimo lygiu, nepažeidžiant jų energijos talpos. Be to, cinko oro elementai yra daug saugesni nei ličio baterijos.

Apibendrinant, negalima nepaminėti vieno svarbaus įvykio, tapusio simboliniu cinko oro elementų komercializavimo tašku: praėjusių metų birželio 9 dieną „Zinc Matrix Power“ oficialiai paskelbė apie strateginio susitarimo su „Intel Corporation“ pasirašymą. Pagal šio susitarimo sąlygas ZMP ir „Intel“ suvienys jėgas kurdami nauja technologija Nešiojamųjų kompiuterių įkraunamos baterijos. Tarp pagrindinių šių darbų tikslų – padidinti nešiojamųjų kompiuterių baterijos veikimo laiką iki 10 valandų. Pagal esamą planą pirmieji nešiojamų kompiuterių modeliai su cinko-oro baterijomis turėtų pasirodyti 2006 m.