В този блог: Подобрена flow технология може да доведе до ново развитие при батериите.
Изследователи от Харвардското училище по инженерство и приложни науки Джон А. Полсън (SEAS) разработиха нова батерия, която съхранява енергия в органични молекули, разтворени в неутрално рН...
Новата технология може да осигури на батериите изключително дълъг живот и значително да намали разходите за производството им.
Изследването, публикувано в ACS Energy Letters, е ръководено от Майкъл Азиз, професор по генетика, Трейси Сикес, професор по материали и енергийни технологии, Рой Гордън и Томас Дъдли Кабо професор по химия и материалознание.
Т.нар. flow батерии съхраняват енергия в резервоари чрез течни разтвори – колкото по-големи са резервоарите, толкова повече енергия може да се съхранява. Flow батериите са обещаващо решение за съхранение на енергия от възобновяеми източници, като например вятърна и слънчева енергия, но съществуващите в момента батерии от този тип често страдат от спадане на капацитета за съхранение на енергия след множество цикли на зареждане и разреждане и изискват периодична поддръжка на електролита за възстановяване на пълния капацитет.
Чрез модифициране на структурите на молекулите, използвани в положителните и отрицателните електролитни разтвори, както и тяхната водоразтворимост, екипът от Харвард е успял да проектира батерия, която губи само един процент от капацитета си на 1000 цикъла.
Според Азиз, "Литиево-йонните батерии дори не преживяват 1,000 пълни цикъла зареждане/разреждане. Ние успяхме да разтворим електролитите в неутрална вода и това ни даде възможност да създадем дълготрайна батерия, която можете да поставите в мазето си", допълва Гордън. "Ако се разлее на пода, това няма да навреди на бетона и тъй като основата е не корозивна, можете да използвате по-евтини материали за изграждането на компонентите на батериите, като резервоарите и помпите".
Това намаление на разходите, което тази нова технология би позволила, е изключително важно. Министерството на енергетиката (DOE) си е поставило за цел да създаде батерия, която да съхранява енергия за по-малко от $100 на кВтч, което ще направи складираната вятърна и слънчева енергия конкурентна на енергията, произведена от електроцентрали на твърдо гориво.
"Тази работа върху водни разтворими органични електролити е от голямо значение по пътя към бъдещи батерии със значително удължен жизнен цикъл и чувствително по-ниски разходи", каза Имре Гюк, директор на изследването за съхранение на енергия в Службата за електроенергия на DOE. "Очаквам новите flow батерии да се усъвършенстват в най-близко бъдеще и да се превърнат в част от инфраструктурата на електрическата мрежа".
"Ключът към проектирането на батерията беше първо да разберем защо предишните молекули се разграждат толкова бързо в неутрални решения", казва Юджийн Бех, постдокторант и първи автор на статията. Първоначално идентифицирайки как молекулата виологен се разлага в отрицателния електролит, Бех успява да модифицира нейната молекулярна структура, за да я направи по-гъвкава.
След това екипът избира фероцен – молекула, известна с електрохимичните си свойства – за положителния електролит.
"Фероцен е чудесен за съхранение на заряда, но е напълно неразтворим във вода", обяснява Бех. "Използва се в други батерии с органични разтворители, които са запалими и доста скъпи."
Съвместяването на молекулите на фероцен с тази на виологен обаче се оказал ключовият момент, който позволил на екипа да превърне неразтворимата молекула в силно разтворима и достатъчно стабилна, за да издържа на множество цикли.
"Водните разтворими фероцени представляват съвсем нов клас молекули за потока на батериите", пояснява Азиз.
Неутралното рН може да е особено полезно за намаляване на цената на йоно-селективната мембрана, която разделя двете страни на батерията. Повечето flow батерии днес използват скъпи полимери, които могат да издържат на агресивната химия вътре в батерията. Те могат да представляват до една трета от общите разходи за устройството. С основно солена вода от двете страни на мембраната скъпите полимери могат да бъдат заменени с евтини въглеводороди.
С помощта на Службата за технологично развитие на Харвард (OTD), изследователите работят с няколко компании, за да разширят технологията за индустриални приложения и да оптимизират взаимодействията между мембраната и електролита. Харвард OTD е подал портфейл от висящи патенти за иновации в технологията за батерии.
Абонирай се за своя eCars.bg бюлетин
