فناوری باتری جدید می تواند باعث افزایش ذخیره انرژی تجدید پذیر شود

منبع: Engineering.Columbia.edu

منابع انرژی تجدید پذیر مانند باد و خورشیدی برای حفظ سیاره ما بسیار مهم هستند ، اما آنها با یک چالش بزرگ همراه هستند: آنها همیشه در صورت نیاز قدرت تولید نمی کنند. برای استفاده بیشتر از آنها ، ما به روشهای کارآمد و مقرون به صرفه برای ذخیره انرژی تولید شده نیاز داریم ، بنابراین حتی وقتی باد می وزد یا خورشید می درخشد ، قدرت داریم.

دانشمندان مواد مهندسی کلمبیا در توسعه انواع جدید باتری ها برای تغییر نحوه ذخیره انرژی تجدید پذیر متمرکز شده اند. در یک مطالعه جدید که در 5 سپتامبر توسط Nature Communications منتشر شده است ، این تیم از باتری های K-NA\/S استفاده می کند که عناصر ارزان قیمت و به آسانی را ترکیب می کند {3}} پتاسیم (k) و سدیم (NA) ، همراه با گوگرد (S) {4}} برای ایجاد یک محلول کم مصرف و پر انرژی برای ذخیره طولانی مدت انرژی.

یوان یانگ ، رهبر این تیم ، استادیار علوم و مهندسی مواد در گروه فیزیک کاربردی و ریاضیات در مهندسی کلمبیا گفت: "این مهم است که بتوانیم مدت زمانی را که این باتری ها می توانند کار کنند ، افزایش دهیم و بتوانیم آنها را به راحتی و ارزان تولید کنیم." "اطمینان بیشتر انرژی تجدید پذیر به تثبیت شبکه های انرژی ما ، کاهش وابستگی ما به سوخت های فسیلی و پشتیبانی از آینده انرژی پایدار برای همه ما کمک می کند."

الکترولیت جدید به باتری های K-NA\/S کمک می کند تا انرژی بیشتری را ذخیره و آزاد کنند

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 درجه سانتیگراد) که به مدیریت حرارتی پیچیده نیاز دارند ، بنابراین هزینه فرآیند را افزایش می دهد. مطالعات قبلی با رسوبات جامد و ظرفیت کم دست و پنجه نرم کرده است و جستجو برای تکنیک جدیدی برای بهبود این نوع باتری ها انجام شده است.

گروه یانگ یک الکترولیت جدید ، یک حلال استامید و ε- کاپرولاکتام را برای کمک به فروشگاه باتری و آزاد کردن انرژی ایجاد کرد. این الکترولیت می تواند K2S2 و K2S را حل کند و چگالی انرژی و چگالی توان باتری های K\/S با دمای متوسط ​​را افزایش دهد. علاوه بر این ، باتری را قادر می سازد تا در دمای بسیار پایین تر (حدود 75 درجه) نسبت به طرح های قبلی کار کند ، در حالی که هنوز تقریباً به حداکثر ظرفیت ذخیره انرژی ممکن رسیده است.

"Zhenghao Yang" ، دانشجوی دکتری با یانگ ، گفت: "رویکرد ما به ظرفیت های تخلیه تقریباً نظری و عمر چرخه طولانی دست می یابد. این در زمینه باتری های K\/S با دمای متوسط ​​بسیار هیجان انگیز است."

مسیر یک انرژی پایدارآینده

گروه یانگ وابسته به مرکز انرژی الکتروشیمیایی کلمبیا (CEEC) است که برای کشف فناوری پیشگامانه و تسریع در تجارت ، یک رویکرد چند مقیاس را در پیش می گیرد. CEEC به دانشکده ها و محققان از سراسر دانشکده مهندسی و علوم کاربردی که انرژی الکتروشیمیایی را با علایق اعم از الکترونها گرفته تا دستگاه ها گرفته تا سیستم می آموزند ، به هم می پیوندد. مشارکتهای صنعت آن امکان تحقق پیشرفت در ذخیره انرژی الکتروشیمیایی و تبدیل را فراهم می کند.

برنامه ریزی برای مقیاس

در حالی که این تیم در حال حاضر روی باتری های کوچک و به اندازه سکه متمرکز است ، هدف آنها این است که در نهایت این فناوری را برای ذخیره مقادیر زیادی انرژی مقیاس گذاری کنیم. در صورت موفقیت آمیز ، این باتری های جدید می توانند منبع تغذیه پایدار و قابل اعتماد از منابع تجدید پذیر ، حتی در زمان آفتاب یا باد کم ، تأمین کنند. این تیم اکنون در حال کار بر روی بهینه سازی ترکیب الکترولیت است.