Висмут против хрома: как корейские учёные сделали дешёвую батарею для дата-центров

Один из главных тормозов энергоперехода — не генерация, а хранение. Солнечные и ветровые электростанции производят ток тогда, когда дует ветер или светит солнце. Чтобы дать сети надёжное электричество в любой момент, нужны накопители, способные работать часами и сутками без деградации. Именно здесь железо-хромовые батареи десятилетиями упирались в стену — хром не хотел реагировать быстро и стабильно. Корейские учёные нашли изящный выход.

Как это работает

Железо-хромовые проточные батареи (Fe-Cr RFB) устроены просто: водный раствор с ионами железа и хрома хранится в отдельных баках. При зарядке жидкость прокачивается через электроды, где происходят окислительно-восстановительные реакции. При разрядке — всё в обратную сторону. Главное преимущество перед литиевыми системами — не горит и не взрывается, потому что вместо летучего электролита используется вода.

Проблема была в хроме. Его реакционная способность низкая — требовалось подавать повышенное напряжение для зарядки, а часть электронов тратилась на производство водорода вместо накопления энергии. Команда профессора Ли Хён-ука из UNIST решила эту задачу одним технологическим шагом.

«Мы показали, что низкая реакционная способность хрома и проблема побочных реакций, которые блокировали коммерциализацию железо-хромовых батарей, решаются простым процессом нанесения покрытия на электрод»— профессор Ли Хён-ук, UNIST, февраль 2026

Покрытие электродов висмутом (Bi) — элементом, известным прежде всего в медицине и косметике, — увеличило скорость реакции хрома в 10 раз. Одновременно висмут подавил паразитные реакции с образованием водорода. Результат: кулоновская эффективность достигла 99,29%, а общий КПД стабилизировался на уровне 75,22% даже после 500 циклов заряда-разряда.

Цифры, которые важны

Для понимания масштаба: увеличение КПД с 40% до 75% означает, что при той же ёмкости системы можно вдвое сократить количество оборудования — или вдвое увеличить полезную мощность при тех же затратах. Это напрямую влияет на экономику крупных накопителей.

Почему это важно прямо сейчас

Дата-центры под нагрузкой ИИ стали одним из крупнейших и наиболее предсказуемых источников спроса на электроэнергию. Только в 2025–2026 годах Microsoft, Google и Amazon объявили о многогигаваттных планах расширения вычислительных мощностей. Эти объекты требуют надёжного питания 24 часа в сутки — и при этом корпоративные ESG-обязательства всё жёстче требуют использовать чистую энергию. Батарея, которая не горит, стоит дёшево и работает сутками — практически идеальный ответ на этот запрос.

Конвергенция: материаловедение + ИИ + энергетика

Появление висмутового покрытия — пример того, как решение из смежной области снимает многолетний барьер в энергетике. Команды UNIST уже работают над интеграцией прогностических алгоритмов для управления циклами заряда-разряда в зависимости от тарифных сигналов сети. Батарея перестаёт быть пассивным резервуаром — она становится активным участником рынка электроэнергии.

Барьеры и реалистичная временная шкала

Честный взгляд требует назвать ограничения. Висмут — металл с ограниченными глобальными запасами (около 10 000 т в год мировой добычи), хотя для покрытия электродов нужны микрограммовые количества на единицу площади. Более серьёзным вопросом остаётся переход от лабораторных ячеек к промышленным блокам мощностью мегаватт и выше: инженерия масштабирования проточных систем традиционно обходится дорого. Реалистичная коммерческая доступность технологии на уровне промышленных пилотов — горизонт 2027–2029 годов.

Практические выводы

Для технического директора энергетической компании или стартапа в сфере накопителей — это сигнал: технологический барьер железо-хромовых батарей снят на уровне материалов. Технология заслуживает включения в сравнительный анализ при выборе платформы для долгосрочных накопителей (4–12+ часов). Для венчурного инвестора — это указатель на класс компаний, которые следует мониторить: коммерциализаторы Fe-Cr систем с новым поколением электродов.

Узнать больше

Источники