Izvor: inženjering.columbia.edu
Obnovljivi izvori energije poput Wind -a i Solar -a presudni su za održavanje našeg planeta, ali oni dolaze s velikim izazovom: oni ne stvaraju uvijek snagu kad je to potrebno. Da bismo ih maksimalno iskoristili, potrebni su nam učinkoviti i pristupačni načini za pohranu energije koju proizvode, tako da imamo snagu čak i kad vjetar ne puše ili sunce ne sja.
Znanstvenici Columbia Engineering Materijal usredotočeni su na razvoj novih vrsta baterija kako bi transformirali kako pohranjujemo obnovljivu energiju. U novoj studiji objavljenoj 5. rujna od Nature Communications, tim je koristio K-Na/S baterije koje kombiniraju jeftine, lako utemeljene elemente -- kalij (k) i natrij (NA), zajedno s sumporom ({4}} za stvaranje nisko-troškova, visokog energetskog skladištenja.
"Važno je da možemo produžiti duljinu vremena koje ove baterije mogu raditi i da ih možemo lako i jeftino proizvoditi", rekao je vođa tima Yuan Yang, izvanredni profesor znanosti i inženjerstva materijala na Odjelu za primijenjenu fiziku i matematiku u Columbia Engineering. "Pouzdanijim obnovljivim izvorima energije pomoći će stabiliziranju naših energetskih mreža, smanjenju naše ovisnosti o fosilnim gorivima i podržati održiviju energetsku budućnost za sve nas."
Novi elektrolit pomaže K-NA/S baterijama da pohranjuju i oslobađaju energiju učinkovitije
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) koji trebaju složeno toplinsko upravljanje, povećavajući na taj način troškove procesa. Prethodne studije borile su se s čvrstim taloženjem i malim kapacitetom, a pretraga je bila za novu tehniku za poboljšanje ovih vrsta baterija.
Yang-ova grupa razvila je novi elektrolit, otapalo acetamida i ε-Caprolactam, kako bi pomogla bateriji i oslobađanju energije. Ovaj elektrolit može otopiti K2S2 i K2S, povećavajući gustoću energije i gustoću snage K/S baterija. Pored toga, omogućuje bateriji da radi na mnogo nižoj temperaturi (oko 75 stupnjeva) od prethodnih dizajna, a istovremeno postiže gotovo maksimalni mogući kapacitet za skladištenje energije.
"Naš pristup postiže gotovo teorijske kapacitete pražnjenja i produženi životni vijek. To je vrlo uzbudljivo u području K/S baterija intermedijarne temperature", rekao je sui-prvi autor studije Zhenghao Yang, doktorat s Yangom.
Put do održivog energijey Budućnost
Yang -ova skupina povezana je s Columbia Electrokemijskom energetskom centrom (CEEC), koji koristi višenamjenski pristup za otkrivanje revolucionarne tehnologije i ubrzavanje komercijalizacije. CEEC se pridružuje fakultetima i istraživačima iz cijele škole inženjerske i primijenjene znanosti koji proučavaju elektrokemijsku energiju s interesima u rasponu od elektrona do uređaja do sustava. Njegova industrijska partnerstva omogućavaju realizaciju proboja u skladištu elektrokemijske energije i pretvorbe.
Planiranje povećanja
Iako je tim trenutno usredotočen na male, baterije veličine kovanica, njihov je cilj na kraju povećati ovu tehnologiju za pohranu velikih količina energije. Ako su uspješne, ove nove baterije mogle bi osigurati stabilno i pouzdano napajanje iz obnovljivih izvora, čak i u vrijeme niskog sunca ili vjetra. Tim sada radi na optimizaciji sastava elektrolita.