kraishtata na hibridnata membrana nasochvat bateriite kum suhranenie na energiya

Краищата на хибридната мембрана насочват батериите към съхранение на енергия в мрежов мащаб

Сподели

Редокс батериите имат голямо обещание, когато става въпрос за съхранение на възобновяема енергия в мрежа, тъй като те могат да съхраняват огромни количества от нея в огромни резервоари на относително ниска цена. Регулирането на потока на енергия между тези резервоари седи мембрана и учени в Китай измислиха нов дизайн за този ключов компонент, който решава някои недостатъци и доближава технологията до реализиране на нейния потенциал.

Масивните литиево-йонни батерии като тази, построена от Tesla в Южна Австралия, са един от начините за съхраняване на възобновяема енергия, но тези струват десетки милиони долари да се съберат. Батериите с редокс поток, при които енергията се съхранява в течни електролити в огромни резервоари, предлагат по-евтина алтернатива и могат също да задържат енергията месеци наред, както е планирано в най-голямата в света батерия с редокс поток, която в момента се разработва в Германия.

Популярна химия за тези видове батерии се основава на металния ванадий за електролит, а най-често срещаният мембранен материал за тези батерии с окислително-редукционен поток е перфлуорирана сулфонова киселина (PFSA). Един проблем с това обаче е, че ванадиевите йони са склонни да проникват в мембраната и да направят цялата батерия нестабилна, компрометирайки нейната производителност и съкращавайки нейния живот.

Изследователи от Китайската академия на науките са се насочили към този проблем чрез хибриден материал, който фино настройва функцията на мембраната. Наночастиците от волфрамов триоксид бяха отгледани in situ върху повърхността на много фини листове графенов оксид, еднослоен лист от графитен оксид, направен чрез окисляване на графит.

Тези листове бяха вградени в нова PFSA мембрана със сандвич структура, която също беше подсилена с тънък слой политетрафлуоретилен, основа за тефлон. Това показва, че листовете от графенов оксид действат като бариера за селективно намаляване на проникването на ванадиеви йони, докато наночастиците също служат като активни места за насърчаване на транспортирането на протони, което осигурява висока кулумбическа ефективност и висока енергийна ефективност, над 98,1 процента и 88,9 процента, съответно.

Авторите казват, че това надвишава ефективността на наличните в търговската мрежа мембрани, като същевременно се насочва към проблема със стабилността. Като цяло екипът казва, че експериментите показват, че хибридната мембрана е много подходяща за батерии с ванадиев редокс поток, но потенциалът й може да не свърши дотук. Те отбелязват, че области като технологията на горивните клетки и филтрирането на водата, които също разчитат на фино настроени мембрани, за да позволят селективно преминаване на йони, също могат да се възползват от дизайна.

Изследването е публикувано в списанието Усъвършенствани функционални материали.

Източник: Китайска академия на науките

.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели