Priemysel

Organická megaprietoková batéria: prielom pre obnoviteľnú energiu

Organická megaprietoková batéria: prielom pre obnoviteľnú energiu

Harvard nedávno vyvinul nový typ prietokovej batérie, ktorá by mohla spôsobiť revolúciu v hromadnom skladovaní elektrickej energie, čím sa obnoviteľné zdroje energie stanú konečným riešením spoľahlivosti a udržateľnosti.

Nedávno o tom informoval harvardský tím v článku publikovanom v Príroda, nová inovatívna batéria veľkého rozsahu, ktorá by mohla zásadným spôsobom zmeniť základ skladovania energie.

Uvádzaným zariadením je prietoková batéria bez obsahu kovov, ktorá funguje na základe elektrochémie malých organických molekúl, ktoré sú bohaté a lacné. Molekuly na báze uhlíka, ktoré sa inak nazývajú chinóny, možno použiť na ukladanie energie rovnakým spôsobom, akým rastliny a zvieratá používajú podobné molekuly na ukladanie energie. Molekula je takmer identická s podobnými molekulami ukladajúcimi energiu použitými v rebarbore.

Systematickým problémom obnoviteľnej energie je nekonzistencia počasia, ktorá poskytuje neoptimálne prostredie na výrobu energie, čím sa zdroje stávajú nespoľahlivými a nekonzistentnými. Počas prestojov sa vyrába minimálne množstvo elektriny bez súčasného záložného mechanizmu, ktorý zaisťuje konzistentné dodávky elektriny. Vďaka výskumnému tímu na Harvarde však mohli vyriešiť problémy s obnoviteľnou energiou vyvinutím masívnej, ekonomicky životaschopnej batérie.

Batérie boli vyrobené a úspešne otestované na Harvardskej škole inžinierstva a aplikovaných vied. Koniec 10 000 chinónu molekuly boli skrínované, aby sa určil optimálny kandidát, na ktorom je batéria založená.

Vybrané molekuly sú uložené v roztoku v masívnych externých nádržiach, ktorých veľkosť je priamo úmerná kapacite akumulácie energie. Po viac ako 100 nabíjacích cyklovnebola zaznamenaná žiadna významná degradácia. Bude však potrebných oveľa viac testov, aby sa udržali tisíce nabíjacích cyklov, ktoré budú musieť udržiavať veľké priemyselné jednotky.

Molekula bola vyvinutá na základe inšpirácie získanej z vitamínu B2, ktorý cicavce využíva na ukladanie energie z potravy v tele.

„Vďaka iba niekoľkým vylepšeniam pôvodnej molekuly B2 sa táto nová skupina molekúl stáva dobrým kandidátom na alkalické batérie,“ hovorí Michael J. Aziz, profesor materiálov a energetických technológií Gene a Tracy Sykes.

"Majú vysokú stabilitu a rozpustnosť a poskytujú vysoké napätie a kapacitu batérie. Pretože sa vitamíny vyrábajú mimoriadne ľahko, mohla by sa táto molekula vyrábať vo veľkom za veľmi nízke náklady. Tieto molekuly sme navrhli tak, aby vyhovovali potrebám našej batérie , ale skutočne to bola príroda, ktorá naznačila tento spôsob ukladania energie, “dodáva Roy Gordon, profesor chémie Thomasa Dudley Cabota a profesor materiálov.

Aj keď sa predchádzajúce prietokové batérie používali v malom meradle, požadované riešenie často spočíva v nákladnej a ťažko udržiavateľnej tekutine, čo znemožňuje ekonomickú životaschopnosť batérie. Nový výskum však naznačuje, že nová molekula je schopná vysokého výkonu a je schopná ukladať nesmierne množstvo energie podobne ako mechanizmus používaný v živých organizmoch.

POZRI TIEŽ: INŽINIERSKA TECHNOLÓGIA MIT NAVRHUJE TEKUTÚ BATÉRIU, KTORÁ JEDNÁ O GRAVITU

Ešte lepšie je, že požadované zlúčeniny sú neuveriteľne lacné a netoxické na výrobu, čím sa realita prietokových batérií približuje oveľa viac, než sa kedy predpokladalo. „Celý svet skladovania elektriny využíva kovové ióny v rôznych stavoch nabitia, ale existuje len obmedzený počet, ktorý môžete dať do riešenia a použiť na uskladnenie energie, a žiadny z nich nedokáže ekonomicky uskladniť obrovské množstvo obnoviteľnej energie,“ hovorí Gordon . „S organickými molekulami zavádzame úplne nový súbor možností. Niektoré z nich budú strašné a niektoré skutočne dobré. S týmito chinónmi máme prvé, ktoré vyzerajú skutočne dobre. “

V súčasnosti tím pracuje na vývoji zásobníkov, ktoré budú spolupracovať a spolupracovať so súčasnými poskytovateľmi energie z obnoviteľných zdrojov. Tím sa však tiež snaží poskytnúť batérie na nekomerčné použitie. "Predstavte si zariadenie veľké ako domáca nádrž na vykurovací olej, ktoré sedí vo vašom suteréne." Uložilo by sa slnečné svetlo v hodnote jedného dňa zo solárnych panelov na streche vášho domu, čo by potenciálne poskytlo dostatok energie na napájanie vašej domácnosti od neskorého popoludnia, cez noc, do nasledujúceho rána, bez spaľovania fosílnych palív, “hovorí Marshak, ďalší spolupracovník projektu.

Projekt v súčasnosti prechádza trojročným vývojovým obdobím v spolupráci so spoločnosťou Sustainable Innovations, LLC. Tím dúfa, že čoskoro uvoľní funkčné zariadenie veľké ako príves pre kone. Navrhovaný systém bude prenosná jednotka schopná pripojenia na solárne panely na strechách budov. S podporou Ministerstva energetiky USA pre pokročilý výskumný projekt Agentúra - energia (ARPA-E) a niekoľkými ďalšími podporovateľmi je tu pravdepodobne obnoviteľný a udržateľný vek využívania a skladovania energie, ktorý sľubuje svetlejšiu budúcnosť zajtra.

Napísal Maverick Baker


Pozri si video: Expozice MáToHáček (Január 2022).