Електрод, подобен на сладолед, може да отключи евтино съхранение на възобновяема енергия

Сподели

Устройствата, известни като проточни батерии, привличат много внимание от учени, които търсят достъпни решения за съхранение на енергия в мрежа, но дали са достатъчно достъпни? Екип от Масачузетския технологичен институт вярва, че има място за подобрение на този фронт и е разработил нов електроден материал, оприличен на мек сладолед, който според тях може да бъде интегриран в “полутвърда” батерия за съхраняване на възобновяема енергия на евтино.

Проточните батерии са особено примамливо предложение, когато става въпрос за съхранение на възобновяема енергия, тъй като са гъвкави, мащабируеми и много по-евтини от литиево-йонните. Тези устройства съхраняват енергията си в течност, държана в два резервоара, като я събират или освобождават, докато течностите преминават йони през специална мембрана, която превръща химическата енергия в електричество.

Тъй като капацитетът за съхранение на системата може да се увеличи просто чрез увеличаване на размера на резервоарите и следователно на количеството течен електролит, който могат да задържат, проточните батерии могат да предложат начин за съхраняване на огромни количества възобновяема енергия на относително ниска цена. Също така работи в тяхна полза е, че те могат да съхраняват тази енергия за потенциално месеци наведнъж, запълвайки неизбежните празнини в периодичните доставки, предлагани от слънцето и вятъра.

Изследователите от MIT се заеха да проектират и изградят по-достъпна форма на поточна батерия, която използва по-евтини химикали от настоящите кандидати, като батерии с редокс поток, които разчитат на ванадий. Екипът проведе обширни експерименти в лабораторията в търсене на по-достъпен електрически проводник, като накрая стигна до рецепта за утайка с консистенция, оприличена на меласа, която изглежда предлага желаните свойства.

Мек електроден материал, разработен в MIT, сочи към достъпно ново решение за съхранение на възобновяема енергия

Танир Нараянан

Печелившата формула, с текстура, подобна на мекия сладолед, е направена от гъста черна смес, съдържаща диспергирани частици манганов диоксид (MnO2) с електропроводима добавка в сажди. Когато сместа се изпомпва от резервоарите към мембраната, саждите реагират с проводящ разтвор на цинк за ефективно преобразуване на химическата енергия в електрическа.

Батерията с полутвърд поток, включваща тази смес, беше поставена на тест заедно с други системи за съхранение на енергия, като екипът иска да види как те се сравняват по отношение на оперативните разходи. Тъй като използва смес, подобна на суспензия, вместо водните разтвори, присъстващи в конвенционалните проточни батерии, тя изисква повече мощност, за да се изпомпва от резервоара към мембраната. Но дори отчитайки това, учените казват, че тяхната нова батерия с полутвърд поток се представя добре.

Те изчислиха капиталовите разходи за експлоатацията му за осем, 24 и 72 часа и откриха, че за всяко съхранение, което продължава повече от един ден, дизайнът се противопоставя на ванадиева редокс батерия и литиево-йонна батерия.

„Направихме изчерпателен анализ отдолу нагоре, за да разберем как съставът на батерията влияе върху производителността и цената, като разгледахме всички компромиси“, казва авторът на изследването Танир Малай Нараянан. „Показахме, че нашата система може да бъде по-евтина от другите и може да бъде разширена.

Учените отбелязват, че ще е необходима комбинация от технологии за съхранение, за да се улесни преминаването на едро към възобновяема енергия. Различните сценарии могат да изискват различни решения, като литият предлага добра резервна опция за периоди от осем часа или по-малко, но скъпи за повече от това, и докато водородът е скъп за краткосрочно съхранение, той може да бъде рентабилен за дълги периоди, според екипа. Екипът планира да продължи да разработва новата батерийна система, за да види къде може да седи в тази гама.

„Преходът към чиста енергия изисква системи за съхранение на енергия с различна продължителност, когато слънцето не грее и вятърът не духа“, казва Емре Генчер, изследовател от Инициативата за енергия на MIT и член на екипа. „Нашата работа демонстрира, че батерията с полутвърд поток може да бъде животоспасяваща, както и икономична опция, когато тези източници на VRE не могат да генерират енергия за един ден или повече – в случай на природни бедствия, например.

Изследването е публикувано в списанието джаул.

Източник: MIT

.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели