Avots: Engineering.columbia.edu
Atjaunojamie enerģijas avoti, piemēram, vējš un saules enerģija, ir kritiski svarīgi, lai saglabātu mūsu planētas, taču tiem ir liels izaicinājums: tie ne vienmēr rada spēku, kad tas ir nepieciešams. Lai maksimāli izmantotu no tiem, mums ir nepieciešami efektīvi un pieejami veidi, kā uzglabāt viņu ražoto enerģiju, tāpēc mums ir spēks pat tad, ja vējš nepūta vai saule spīd.
Kolumbijas inženierzinātņu materiālu zinātnieki ir vērsti uz jauna veida bateriju izstrādi, lai pārveidotu to, kā mēs glabājam atjaunojamo enerģiju. Jaunā pētījumā, kas publicēts 5. septembrī, pēc Nature Communications, komanda izmantoja K-NA\/S baterijas, kas apvieno lētus, viegli pamatotus elementus -- kālija (k) un nātriju (NA), kopā ar sēru (-iem) --, lai radītu zemu cenu, augstas enerģijas šķīdumu ilgstošai enerģijas glabāšanai.
"Ir svarīgi, lai mēs varētu pagarināt laiku, kad šīs baterijas var darboties, un ka mēs tos varam viegli un lēti ražot," sacīja komandas līderis Juans Jangs, Kolumbijas inženierzinātņu lietišķās fizikas un matemātikas asociētais profesors Materiālu zinātnes un inženierzinātņu asociētais profesors. "Atjaunojamās enerģijas padarīšana uzticamāka palīdzēs stabilizēt mūsu enerģijas režģus, samazināt mūsu atkarību no fosilā kurināmā un atbalstīt ilgtspējīgāku enerģijas nākotni mums visiem."
Jauns elektrolīts palīdz K-NA\/S baterijām uzglabāt un efektīvāk atbrīvot enerģiju
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), kurām nepieciešama sarežģīta termiskā pārvaldība, tādējādi palielinot procesa izmaksas. Iepriekšējie pētījumi ir cīnījušies ar cietām nogulsnēm un zemu ietilpību, un ir veikta jauna tehnika, lai uzlabotu šāda veida baterijas.
Janga grupa izstrādāja jaunu elektrolītu, acetamīda un ε-kaprolaktāma šķīdinātāju, lai palīdzētu akumulatora krājumam un atbrīvotu enerģiju. Šis elektrolīts var izšķīdināt K2S2 un K2S, uzlabojot vidējās temperatūras K\/S bateriju enerģijas blīvumu un jaudas blīvumu. Turklāt tas ļauj akumulatoram darboties daudz zemākā temperatūrā (apmēram 75 grādos) nekā iepriekšējie dizaini, vienlaikus sasniedzot gandrīz maksimālo iespējamo enerģijas uzkrāšanas jaudu.
"Mūsu pieeja sasniedz gandrīz teorētiskas izvadīšanas spējas un pagarinātu cikla dzīvi. Tas ir ļoti aizraujoši vidējās temperatūras K\/S bateriju jomā," sacīja pētījuma līdzīgais autors Zhenghao Yang, doktorants ar Jangu.
Ceļš uz ilgtspējīgu enerģijuy nākotne
Janga grupa ir saistīta ar Kolumbijas elektroķīmisko enerģijas centru (CEEC), kas izmanto daudzcīņu pieeju, lai atklātu revolucionāro tehnoloģiju un paātrinātu komercializāciju. CEEC apvienojas fakultātei un pētniekiem no visas Inženierzinātņu un lietišķās zinātnes skolas, kuri pēta elektroķīmisko enerģiju ar interesēm, sākot no elektroniem līdz ierīcēm un beidzot ar sistēmām. Tās nozares partnerības ļauj realizēt atklājumus elektroķīmiskajā enerģijas uzkrāšanā un pārveidošanā.
Plāno palielināt mērogu
Kamēr komanda šobrīd ir vērsta uz mazām, monētu lieluma baterijām, viņu mērķis ir galu galā palielināt šo tehnoloģiju, lai saglabātu lielu enerģijas daudzumu. Ja tie gūst panākumus, šīs jaunās baterijas varētu nodrošināt stabilu un uzticamu barošanas avotu no atjaunojamiem avotiem, pat zemas saules vai vēja laikā. Komanda tagad strādā pie elektrolītu kompozīcijas optimizācijas.
