Pridanie cukru do prietokovej batérie výrazne zvýši výkon a životnosť
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 21. 7. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Výskumníci z PNNL (Pacific Northwest National Laboratory ) zistili, že rozpustenie jednoduchého cukru v elektrolyte v prietokovej batérii zvyšuje výkon v špičke o pozoruhodných až 60 %. Ba čo viac, po ročnom neustálom cyklovaní nestratila batéria takmer nič zo svojej kapacity.
Prietokové batérie, teda väčšina prietokových batérií, nie sú tým druhom, ktorý by ste očakávali v aute alebo v notebooku. Zvyčajne sa najlepšie hodia na veľké, dlhodobé skladovanie energie, takže v posledných rokoch je o ne veľký záujem, pretože mestá sa snažia vyriešiť každodenné, sezónne a počasie súvisiace prerušovanie využívania obnoviteľných zdrojov energie.
Typicky pozostávajú z dvoch kvapalín, anolytu a katolytu, ktoré sú uložené oddelene a potom čerpané cez iónovo selektívnu membránu, aby vytvorili prúd, keď je potrebná energia. To poskytuje určité výhody. Môžete „natankovať“ svoj systém napríklad výmenou vyčerpaného elektrolytu za nabitý alebo ho môžete nabiť späť pomocou elektrickej siete, aby ste obrátili cyklus vybíjania.
Výskumníci z PNNL boli prví, ktorí sa pokúsili rozpustiť cukor nazývaný ako β-cyklodextrín v anolyte bunky v nádeji, že to pomôže s úplne iným problémom. Nečakali, že to prebije batériu.
„Hľadali sme jednoduchý spôsob, ako rozpustiť viac fluorenolu v našom vodnom elektrolyte,“ povedal Ruozhu Feng, prvý autor novej štúdie. „P-cyklodextrín k tomu skromne pomohol, ale skutočným prínosom bola táto prekvapivá katalytická schopnosť“.
V spolupráci s výskumníkmi z Yale prišli na mechanizmus podpory. Cukor prijíma kladne nabité protóny, čím vyrovnáva pohyb záporne nabitých elektrónov pohybujúcich sa smerom k bunkovej membráne a cez ňu. Po určitom ladení dokázali zvýšiť rýchlosť reakcie, a tým aj efektívnu úroveň výkonu batérie, o to až neuveriteľných 60 %. Tieto cukry sú pritom úplne rozpustené v elektrolyte.
„Toto je úplne nový prístup k vývoju elektrolytu prietokových batérií,“ povedal Wei Wang, dlhoročný výskumník batérií PNNL a hlavný riešiteľ štúdie. „Ukázali sme, že môžete použiť úplne iný typ katalyzátora navrhnutý na urýchlenie premeny energie. A ďalej, pretože je rozpustený v kvapalnom elektrolyte, eliminuje možnosť uvoľnenia pevnej látky a znečistenia systému“.
Ako náhle bol výstupný výkon optimalizovaný, tím prešiel k testovaniu trvanlivosti, aby zistil, či cukrová prísada ovplyvní životnosť elektrolytu. Výskumníci nabíjali a vybíjali batériu nepretržite viac ako rok, zastavili sa až po prasknutí plastovej trubice a boli prekvapení, keď zistili len zanedbateľnú stratu kapacity.
Stojí za zmienku, že prietokové batérie zvyčajne vydržia oveľa dlhšie ako lítiové batérie, no napriek tomu je to podľa výskumníkov prvýkrát, čo akákoľvek prietoková batéria známa publikovanej vede kedy preukázala tento druh životnosti.
Ako inštitúcia sa PNNL silne prikláňa k riešeniu problému skladovania energie na úrovni siete. Tím požiadal o patenty na novú technológiu a tiež začína skúšať iné, podobné zlúčeniny, ktoré by mohli robiť rovnakú prácu ešte lepšie.
Výskum bol nedávno publikovaný v magazíne Joule.
