Vir: Engineering.Columbia.edu
Viri obnovljivih virov energije, kot sta Wind in Solar, so ključnega pomena za ohranjanje našega planeta, vendar prihajajo z velikim izzivom: ne ustvarjajo vedno moči, kadar je to potrebna. Da bi jih kar najbolje izkoristili, potrebujemo učinkovite in cenovno dostopne načine za shranjevanje energije, ki jo proizvajajo, tako da imamo moč, tudi ko veter ne piha ali sonce ne sije.
Znanstveniki inženirskih materialov Columbia so bili osredotočeni na razvoj novih vrst baterij za preoblikovanje načina shranjevanja obnovljivih virov energije. V novi študiji, ki jo je 5. septembra objavila Nature Communications, je ekipa uporabila K-Na\/s baterije, ki združujejo poceni, zlahka najdene elemente -- kalij (K) in natrije (NA), skupaj z žveplom (S) --, da bi ustvarili nizkocenovno in visoko energijsko rešitev za shranjevanje z dolgimi cenami.
"Pomembno je, da bomo lahko podaljšali čas, ko lahko te baterije delujejo, in da jih lahko izdelujemo enostavno in poceni," je dejal vodja ekipe Yuan Yang, izredni profesor znanosti in inženirstva materialov na oddelku za uporabno fiziko in matematiko v Columbia Engineering. "Ustvarjanje obnovljive energije bo bolj zanesljivo stabilizacijo naših energetskih omrežij, zmanjšalo našo odvisnost od fosilnih goriv in podpiral bolj trajnostno energijsko prihodnost za vse nas."
Novi elektrolit pomaga K-na\/s baterije shranjevanje in učinkoviteje sproščanje energije
There are two major challenges with K-Na/S batteries: they have a low capacity because the formation of inactive solid K2S2 and K2S blocks the diffusion process and their operation requires very high temperatures (>250 oC), ki potrebujejo zapleteno toplotno upravljanje in s tem povečajo stroške postopka. Prejšnje študije so se borile s trdnimi oborini in nizko zmogljivostjo, iskanje pa je bilo za novo tehniko za izboljšanje teh vrst baterij.
Yang-ova skupina je razvila nov elektrolit, topilo acetamida in ε-kaprolaktama, da bi pomagal baterijskim shranjevanjem in sproščanju energije. Ta elektrolit lahko raztopi K2S2 in K2S, kar poveča energijsko gostoto in gostoto moči vmesnih temperaturnih baterij K\/S. Poleg tega omogoča, da baterija deluje pri precej nižji temperaturi (približno 75 stopinj) kot prejšnji modeli, hkrati pa še vedno dosega skoraj največjo možno zmogljivost shranjevanja energije.
"Naš pristop dosega skoraj teoretične zmogljivosti za praznjenje in podaljšano življenjsko dobo cikla. To je zelo vznemirljivo na področju hitrih baterij v vmesni temperaturi," je dejal avtor študije Zhenghao Yang, doktorski študent z Yang.
Pot do trajnostne energijey prihodnost
Yang -ova skupina je povezana z elektrokemičnim energetskim centrom Columbia (CEEC), ki uporablja večplastni pristop za odkrivanje prelomne tehnologije in pospeševanje trženja. CEEC se združuje s fakulteto in raziskovalci iz celotne inženirske in uporabne znanosti, ki študirajo elektrokemično energijo z interesi, od elektronov do naprav do sistemov. Njegova industrijska partnerstva omogočajo realizacijo prebojev v elektrokemični shranjevanju in pretvorbi energije.
Načrtujte povečanje
Medtem ko je ekipa trenutno osredotočena na majhne baterije v velikosti kovancev, je njihov cilj sčasoma povečati to tehnologijo za shranjevanje velikih količin energije. Če so uspešni, bi te nove baterije lahko zagotovile stabilno in zanesljivo napajanje iz obnovljivih virov, tudi v času nizkega sonca ali vetra. Ekipa zdaj dela na optimizaciji sestave elektrolitov.
