3D-печатные электроды улучшили проточные батареи для хранения энергии

Исследовательская группа разработала электроды для проточных батарей с трёхмерной пористой архитектурой, вдохновлённой строением природных структур — листьев и костной ткани — и изготовленные методом 3D-печати. Работа, опубликованная в сентябре 2026 года, показывает, что такие электроды существенно повышают мощность и эффективность проточных батарей — ключевой технологии хранения энергии из ВИЭ.

Зачем нужны проточные батареи

Как природа решает задачу транспорта

Путь к промышленному применению

Проточные батареи (редокс-батареи) хранят энергию в растворах электролита, которые перекачиваются через электрохимическую ячейку. Главное преимущество перед литий-ионными аккумуляторами — масштабируемость: ёмкость определяется объёмом резервуаров с электролитом, а не числом ячеек. Это делает их привлекательными для хранения энергии в масштабе сетей (часы или сутки) при переменном производстве солнечных и ветровых станций.

Главное ограничение сегодня — сравнительно низкая удельная мощность, связанная с медленным переносом ионов к поверхности электрода.

Лист растения доставляет CO₂ и воду к каждой клетке через иерархически разветвлённую сеть жилок — от крупных до мельчайших капилляров. Кость сочетает прочность и лёгкость через трабекулярную (губчатую) структуру с упорядоченными порами. Оба принципа — иерархическая разветвлённость и связная открытая пористость — оптимальны для доставки вещества к максимальной площади поверхности с минимальными потерями давления.

Авторы воспроизвели эти принципы в конструкции углеродных электродов: 3D-принтер создавал структуру с крупными «магистральными» каналами для перекачки электролита и мелкими боковыми порами для контакта с активным материалом.

Ключевые результаты испытаний:

Пиковая мощность ячейки с новыми электродами была выше по сравнению с коммерческими углеграфитовыми войлоками;

Гидравлическое сопротивление при прокачке электролита снизилось, что уменьшает энергозатраты на насосы;

Стабильность при длительном циклировании подтверждена на протяжении сотен зарядно-разрядных циклов.

3D-печать пока уступает рулонным методам производства по скорости и стоимости. Авторы рассматривают фотополимерную и экструзионную 3D-печать углеродных паст как наиболее масштабируемые варианты и работают над снижением времени печати одного электрода до уровня, совместимого с промышленным производством.