Šaltinis: Engineering.columbia.edu
Atsinaujinančios energijos šaltiniai, tokie kaip vėjas ir saulės energija, yra labai svarbūs norint išlaikyti mūsų planetą, tačiau jie turi didelį iššūkį: jie ne visada generuoja galią, kai to reikia. Norėdami išnaudoti visas jų galimybes, mums reikia efektyvių ir prieinamų būdų, kaip išsaugoti jų gaminamą energiją, todėl turime galią net tada, kai vėjas nespėja arba saulė nesirodys.
Kolumbijos inžinerinės medžiagos mokslininkai daugiausia dėmesio skyrė naujų rūšių baterijų kūrimui, kad pakeistų atsinaujinančios energijos kaupimą. Naujame tyrime, kurį „Nature Communications“ paskelbė rugsėjo 5 d., Komanda naudojo K-NA\/S baterijas, kuriose derinami nebrangūs, lengvai surastiems elementams -- kalio (k) ir natrio (NA) kartu su siera (S) --, kad būtų sukurtas nebrangaus, didelio energijos sprendimas ilgalaikiam energijos kaupimui.
„Svarbu, kad galėtume pratęsti šių baterijų laiką, ir kad galime jas lengvai ir pigiai gaminti“, - sakė komandos lyderis Yuanas Yangas, „Columbia Engineering“ taikomosios fizikos ir matematikos katedros docentas. "Atsinaujinančios energijos padarymas patikimesne padės stabilizuoti mūsų energijos tinklus, sumažinti priklausomybę nuo iškastinio kuro ir paremti tvaresnę energijos ateitį mums visiems."
Naujas elektrolitas padeda K-NA\/S baterijoms saugoti ir efektyviau išleisti energiją
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) Tam reikia sudėtingo šiluminio valdymo, taip padidinant proceso sąnaudas. Ankstesni tyrimai kovojo su tvirtomis nuosėdomis ir maža talpa, o ieškoma naujos technikos, skirtos pagerinti tokio tipo baterijas.
„Yang“ grupė sukūrė naują elektrolitą, acetamido ir ε-kaprolaktamo tirpiklį, kad padėtų akumuliatorių kaupimui ir išlaisvintų energiją. Šis elektrolitas gali ištirpinti K2S2 ir K2S, padidindamas tarpinės temperatūros K\/S energijos tankį ir galios tankį. Be to, tai leidžia akumuliatoriui veikti daug žemesnėje temperatūroje (apie 75 laipsnius) nei ankstesni dizainai, tuo pačiu pasiekiant beveik maksimalią įmanomą energijos kaupimo talpą.
"Mūsų požiūris pasiekia beveik teorinius išleidimo galimybes ir prailgintą ciklo tarnavimo laiką. Tai labai įdomu tarpinės ir temperatūros K\/S baterijų srityje",-sakė tyrimo pirmiausia autorius Zhenghao Yang, doktorantė su Yang.
Kelias į tvarią energijąy ateitis
„Yang“ grupė yra susijusi su „Columbia Electrochemical Energy Center“ (CEEC), kuri naudojasi daugialypiu požiūriu, kad atrastų novatorišką technologiją ir paspartintų komercializavimą. CEEC kartu sujungia fakultetą ir tyrėjus iš visos inžinerijos ir taikomųjų mokslų mokyklos, tiriančių elektrocheminę energiją, turinčią interesų, pradedant nuo elektronų iki įrenginių iki sistemų. Jos pramonės partnerystė leidžia įgyvendinti proveržį elektrocheminės energijos kaupimo ir konvertavimo srityje.
Planavimas išplėsti
Nors komanda šiuo metu orientuojasi į mažus, monetų dydžio baterijas, jų tikslas yra galų gale padidinti šią technologiją, kad būtų galima kaupti didelius energijos kiekius. Jei jiems pasiseks, šios naujos baterijos galėtų užtikrinti stabilų ir patikimą energijos tiekimą iš atsinaujinančių šaltinių, net ir mažos saulės ar vėjo metu. Dabar komanda stengiasi optimizuoti elektrolitų sudėtį.
