סוללות זרימה מאפשרות להגדיל את קיבולת האנרגיה בעיקר באמצעות מכלים גדולים יותר, בלי לשנות את הליבה האלקטרוכימית, והן נחשבות בטוחות יחסית לשימוש סטציונרי, אלמלא בעיה אחת – חשש מדליפת ברום. כעת מדענים אומרים שפתרו את הבעיה
ככל שרשת החשמל נשענת יותר על שמש ורוח, עולה הצורך ב”מאגרי חשמל” שיכולים לספק אנרגיה גם כשאין ייצור. סוללות ליתיום־יון מתאימות להרבה שימושים, אבל באגירה בקנה־מידה של רשת יש גם חלופות: למשל סוללות זרימה (flow batteries), מערכות שבהן החומרים הכימיים שמאחסנים את האנרגיה נמצאים בשני נוזלים, במכלים חיצוניים. שואבים אותם דרך תא אלקטרוכימי, וכך “טוענים” ו”פורקים” את המערכת. היתרון: אפשר להגדיל את קיבולת האנרגיה בעיקר באמצעות מכלים גדולים יותר, בלי לשנות את הליבה האלקטרוכימית, והן נחשבות בטוחות יחסית לשימוש סטציונרי.
הבעיה: ברום חופשי הוא חומר מאכל ומסוכן
אחת המשפחות הוותיקות של סוללות זרימה מבוססת על זוג חומרים זול יחסית: אבץ וברום (Zn/Br). הרעיון פשוט: האבץ “עובד” בצד אחד, והברום בצד השני. אבל יש כאן מכשול רציני: בתהליך נוצרת לעיתים מולקולת Br2 ברום חופשי, שהוא נדיף, רעיל ומאכל. הוא עלול לקצר את חיי המערכת, לאכול חומרים במערכת, ולהעלות סיכונים סביבתיים ותפעוליים .
במשך שנים ניסו להפחית את הנזק באמצעות תוספים שקושרים את הברום, או באמצעות רכיבים עמידים יותר. אלא שחלק מהפתרונות הקודמים מוסיפים מורכבות, עלות, או “תופעות לוואי” כמו ירידה בביצועים והאצה של תהליכים לא רצויים בתוך האלקטרוליט.
הפתרון: “שואב ברום” שהופך אותו למשהו עדין ושימושי
במאמר שפורסם ב־19-12-2025 בכתב העתNature Energy , צוות חוקרים מציג גישה ישירה: הם מוסיפים לנוזל שבצד הברום ”שואב ברום” חומר שמגיב במהירות עם Br2 ומוריד את הריכוז שלו לרמה נמוכה בהרבה, בסדר גודל של כ־7 מילימולר. החומר הוא נתרן סולפמאט (sodium sulfamate, SANa), והוא הופך את הברום החופשי לתוצר מתון יותר בשם N-bromo sodium sulfamate (Br-SANa)
ואז מגיע החלק המעניין: התוצר החדש לא רק “מנטרל” את הברום – הוא גם נכנס לתמונה האלקטרוכימית של הסוללה ומאפשר תגובה שמעבירה שני אלקטרונים במקום אחד. בפשטות: יותר אלקטרונים לכל “סיבוב” כימי יכולים להיתרגם ליותר אנרגיה שניתן לאגור באותו נפח. לפי התקציר המדעי, המערכת שיצרו מגיעה לצפיפות אנרגיה של152 וואט־שעה לליטר לעומת90 במערכות Zn/Br מסורתיות, וחיי מחזור של יותר מ־600 מחזורים לעומת כ־30 בדוגמאות השוואה.
כדי להראות שזה לא נשאר “רק” ניסוי מעבדתי, החוקרים הרכיבו גם סטאק בהספק 5 קילוואט, שפעל באופן יציב מעל 700 מחזורים – בערך 1,400 שעות עבודה מצטברות. הם מציינים שימוש בממברנה מסוגsulfonated polyetheretherketone , חומר פולימרי שמאפשר הפרדה בין הצדדים.
מה המשמעות לרשת החשמל?
אם הגישה הזו תעמוד במבחני שדה לאורך שנים, היא יכולה להפוך סוללות אבץ־ברום לאטרקטיביות יותר באגירה לרשת: החומרים זולים יחסית, הסיכון מקורוזיה ובריחה של ברום קטן, והקפיצה בחיי המחזור דרמטית. מצד שני, עדיין צריך לראות איך זה מתנהג בתנאי חוץ: טמפרטורות משתנות, תחזוקה, איכות חומרים לאורך זמן, ועלויות מערכת מלאות (כולל משאבות, צנרת ובקרה). זה בדיוק הפער שבין תוצאות מרשימות במאמר לבין טכנולוגיה שמגיעה בקנה־מידה רחב לתחנות אגירה.
מקור מדעי Nature Energy (19-12-2025), DOI: 10.1038/s41560-025-01907-5. (Nature)
עוד בנושא באתר הידען:
