Източник: Engineering.Columbia.edu
Възобновяемите енергийни източници като вятър и слънчева енергия са от решаващо значение за поддържането на нашата планета, но те идват с голямо предизвикателство: те не винаги генерират енергия, когато е необходимо. За да се възползваме максимално от тях, имаме нужда от ефективни и достъпни начини за съхраняване на енергията, която произвеждат, така че имаме сила, дори когато вятърът не издухва или слънцето не грее.
Учените за инженерните материали на Columbia са фокусирани върху разработването на нови видове батерии, за да трансформират начина, по който съхраняваме възобновяема енергия. В ново проучване, публикувано на 5 септември от Nature Communications, екипът използва батерии K-NA\/S, които комбинират евтини, лесно окончателни елементи -- калий (k) и натрий (NA), заедно със SURFUR (S) -- за създаване на ниска цена, високо енергийно разтвор за дълготрайно съхранение на енергия.
"Важно е да можем да удължим продължителността на времето, което тези батерии могат да работят и можем да ги произвеждаме лесно и евтино", заяви лидерът на екипа Юан Ян, доцент по материалознание и инженерство в катедрата по приложна физика и математика в Columbia Engineering. „Направянето на възобновяема енергия по -надеждна ще помогне за стабилизиране на нашите енергийни мрежи, ще намали зависимостта ни от изкопаемите горива и ще подкрепи по -устойчивото енергийно бъдеще за всички нас.“
Новият електролит помага на K-NA\/S батериите да съхраняват и освобождават енергията по-ефективно
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), които се нуждаят от сложно термично управление, като по този начин увеличават цената на процеса. Предишни проучвания се борят с твърди утайки и нисък капацитет и търсенето е за нова техника за подобряване на тези видове батерии.
Групата на Yang разработи нов електролит, разтворител на ацетамид и ε-капролактам, за да помогне на съхраняването на батерията и да освободи енергията. Този електролит може да разтвори K2S2 и K2S, подобрявайки енергийната плътност и плътността на мощността на K\/S батериите с междинна температура. В допълнение, тя дава възможност на батерията да работи при много по -ниска температура (около 75 градуса) от предишните дизайни, като същевременно постига почти максималния възможен капацитет за съхранение на енергия.
"Нашият подход постига почти теоретичен капацитет на изхвърлянето и продължителния живот на цикъла. Това е много вълнуващо в областта на междинните температурни батерии за K\/S", заяви ко-първокласният автор на изследването Дженхао Ян, доктор на науките с Ян.
Пътят към устойчив енергиен енергийy бъдеще
Групата на Ян е свързана с Колумбийския електрохимичен енергиен център (CEEC), който използва многомащабен подход за откриване на новаторска технология и ускоряване на комерсиализацията. CEEC се присъединява към преподаватели и изследователи от цяла инженерна школа и приложна наука, които изучават електрохимична енергия с интереси, вариращи от електрони до устройства до системи. Нейните партньорства в индустрията позволяват реализирането на пробивите в електрохимичната енергия за съхранение и преобразуване.
Планиране за мащабиране
Докато екипът в момента е фокусиран върху малки батерии с размер на монети, тяхната цел е в крайна сметка да увеличат тази технология за съхраняване на големи количества енергия. Ако са успешни, тези нови батерии биха могли да осигурят стабилно и надеждно захранване от възобновяеми източници, дори по време на ниско слънце или вятър. Екипът сега работи по оптимизиране на състава на електролит.
