Технология nanoFlowcell: электрокары не заряжаем

Ученые и конструкторы, связанные с автомобилестроением, думают о том, как решить две главные проблемы с аккумуляторами для электрокаров. Это малый пробег и большая продолжительность зарядки. Разумеется, батареи должны быть доступны по стоимости и не загрязнять окружающую среду.


Пока что на мировом рынке «царствуют» литий-ионные накопители энергии. Работы по созданию АКБ иного типа ведутся, но о конкретных результатах приходится слышать редко. Чаще всего демонстрируются опытные образцы и все! Но кто знает: может, идеи какого-нибудь коллектива ученых продолжают развиваться, но уже под иным брендом и с другими спонсорами.

nanoFlowcell AG

Это компания с головным офисом, расположенным в швейцарском городе Kilchberg. Основана в 1996 году, с 2021-го является акционерным обществом. О себе впервые фирма громко заявила еще в 2014-м, продемонстрировав на автосалоне в Женеве свой прототип. Тогда был показан четырехместный концепт QUANT – электрокар, работающий на жидких аккумуляторах. Машину доработали и, год спустя, там же выставили уже две версии.


Это модернизированный спортивный автомобиль QUANT FE и его городской «близнец»-купе QUANTiNO. Как утверждал разработчик, публике показаны предсерийные образцы.

Технические данные

Если сами по себе машины не особенно были интересными, то их характеристики впечатляли. Спорткар QUANT F комплектовался силовым агрегатом, развивающим 1090 «лошадей» и раскручивающим движок до немыслимых 2900 Н*м. Разгон до «сотки» составлял 2,8 секунды (напоминаем: это 2016 год), «максималка» – 380 км/ч. Пробег на одной зарядке (или заправке – об этом чуть позже) равен 600 км. А вот его «собрат» при более скромных скоростных качествах (мотор в 109 л. с.) способен проехать 1000 км без «подпитки».


Руководитель технологического отдела компании Нунцио ла Веккиа на городском хэтчбеке проехал, не останавливаясь, 14 часов. После окончания тестирования в электрокаре оставалось 78% «горючего». Однако, что же представляет собой «чудо-система», мало имеющая общего с современными автомобильными аккумуляторами?

Суть технологии

Источник энергии, работающий на таких же принципах, впервые был опробован (получен патент) в 1976 году инженерами NASA. Предполагалось, что такие АКБ будут устанавливать на космические корабли. Батареи назвали «потоковыми», но серийно их не делали из-за сравнительно больших габаритов и малой выдаваемой мощности. И вот в компании nanoFlowcell заявили, что им удалось «запихать» в 1 л очень много энергии: в четыреста раз больше, чем вмещает такой же объем обычной свинцовой АКБ.

Что представляет собой потоковая батарея

По-английски она называется redox – reduction-oxidation, что переводится, как «восстановление-окисление». Ее ячейка выполнена в виде пары электродов, между которыми есть мембрана. Она изолирует резервуары друг от друга: в одном находится окислительная, во втором – восстановительная жидкость, которые не смешиваются. Однако, мембрана не «запрещает» ионный обмен.


При этом продукты химических реакций вымываются проточной жидкостью и через насосы отправляются обратно в емкость. Объем достаточно большой. В прототипе Quant E вместительность емкости составляла 400 л (2 шт. по 200 л)! Именно от ее объема зависит мощность аккумулятора.


При проектировании авто всю конструкцию приходилось строить буквально вокруг емкостей с электролитом. Потоковая батарея «без отдыха» вырабатывает ток, который накапливается в конденсаторах. Они и гарантируют впечатляющую пиковую мощность и динамику.

Что дальше?

Проект реальный, электрокары продемонстрированы 9 лет назад и на сегодня есть их усовершенствованные версии (об этом далее). Но возникает масса вопросов. Во-первых, что это за жидкость, рядом с которой будет находиться водитель и пассажиры? Ее состав не разглашается – коммерческая тайна. Второй вопрос – что произойдет, если электролит окажется снаружи: например, в случае аварии. Третье – что содержится в отработанном электролите и куда его девать?


Правда, насчет последнего момента есть данные, что при использовании (2020 год) nanoFlowcell – т. н. «би-ионов» в результате выработки электроэнергии получается чистая вода. При этом в компании уверяют, что батареи (топливных элементов) хватит на 50 тыс. часов эксплуатации.


Если это пересчитать на пробег со средней скоростью 45 км/ч, характерной для городских условий, получится 2,25 млн км. Что входит в состав электролита, разумеется, не говорится. Известно лишь, что это соли, вода, а роль носителей энергии играют «специально разработанные молекулы».

Сегодня

Компания развивается, не стоит на месте. На официальном сайте предлагаются электромобили с улучшенными характеристиками. Вот, например, внедорожник EORV (QUANT-UP). Бортовое напряжение в кроссовере – 48 вольт, запас хода – 2200 км, скорость – до 290 км/ч. В авто используется технология проточных топливных элементов и электролит bi-ION.


На сегодня специалистами компании достигнута мощность 600 Вт*ч/литр. Для сравнения: современные литий-ионные аккумуляторы показывают до 280 Вт*ч/л.


При этом в nanoFlowcell утверждают, что изобретенный ими электролит можно производить «в любом месте мира»: необходимо лишь иметь соответствующее оборудование.

Данные двух других модернизированных электрокаров

Четырехместное купе QUANTiNO 48VOLT предназначено для поездок по городу с запасом хода в 1000 км. Машина комплектуется трехфазным электромотором в 108 л. с. И развивает скорость до 200 км/ч. Бортовое напряжение – 48 В. У электрокара пара заправочных баков по 72 л каждый.


Топливная ячейка обеспечивает силу тока до 300 ампер при емкости всего 85 кВт*ч. Трансмиссия автоматическая, привод – на задние колеса. «Квантино» весит в снаряженном состоянии 685 кг, его длина, ширина, высота – 3,91, 1,93 и 1,335 м соответственно.

QUANT 48VOLT

Спортивный автомобиль, разгоняющийся до 100 км/ч за 2,4 сек. Его отличие от предыдущей модели заключается в большей (760 л. с.) мощности и емкости пары баков – по 200 л каждый.


Запас хода такой же, 1000 км. Габариты и масса другие. Длина, ширина, высота – 5,13, 2,24 и 1,34 м, вес в снаряженном виде – 1,82 тонны.

QUANT eVTOL

Это уже следующее транспортное средство, показанное на сайте разработчика. Характеристики прототипа тоже впечатляют: на одной «заправке» аппарат, вмещающий пилота с семью пассажирами, способен пролететь свыше 3 тыс. км.


Потолок – до 8 тыс. 300 м. Машина вертикального взлета и посадки спроектирована из композитных материалов (только клеевые соединения) и в пустом состоянии весит 980 кг. Однако, общий объем баков (их два) – 1840 л.


На летательном аппарате установлено четыре основных электромотора по 288 кВт и один толкающий. Суммарная мощность силовой установки 2167 л. с. Производитель утверждает, что применены пропеллеры их собственной разработки, издающие на 90% меньше шума, чем обычные винты. Длина всего аппарата составляет 9,2, ширина – 10 м. Предусмотрена система безопасности, включающая тройной парашют.

Выводы

Разработки компании, безусловно, заслуживают внимания. Однако на сегодня нет никакой информации о повсеместном использовании технологии заменяемого электролита. Цена, даже предположительная, на официальном сайте не указывается. Но раз веб-ресурс работает, можно предположить, что дела у компании все-таки продвигаются.