يمكن أن تعزز تقنية البطارية الجديدة تخزين الطاقة المتجددة

المصدر: Engineering.Columbia.edu

تعد مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على كوكبنا ، لكنها تأتي مع تحد كبير: فهي لا تولد دائمًا الطاقة عند الحاجة. لتحقيق أقصى استفادة منها ، نحتاج إلى طرق فعالة وبأسعار معقولة لتخزين الطاقة التي تنتجها ، لذلك لدينا قوة حتى عندما لا تهب الريح أو أن الشمس لا تتألق.

ركز علماء المواد الهندسية في كولومبيا على تطوير أنواع جديدة من البطاريات لتحويل كيفية تخزين الطاقة المتجددة. في دراسة جديدة نشرت في 5 سبتمبر بواسطة Nature Communications ، استخدم الفريق بطاريات K-NA\/S التي تجمع بين العناصر غير المكلفة ، التي تعمل بسهولة ، -- البوتاسيوم (K) والصوديوم (NA) ، إلى جانب كبريت (S) -- لإنشاء محلول منخفض التكلفة ، عالي الجودة للتطوير الطويل.

وقال زعيم الفريق يوان يانغ ، أستاذ مشارك في علوم المواد والهندسة في قسم الفيزياء التطبيقية والرياضيات في الهندسة في كولومبيا الهندسة: "من المهم أن نكون قادرين على تمديد طول الوقت الذي يمكن أن تعمل فيه هذه البطاريات ، ويمكننا تصنيعها بسهولة وبتكلفة". "إن جعل الطاقة المتجددة أكثر موثوقية سيساعد على تثبيت شبكات الطاقة لدينا ، وتقليل اعتمادنا على الوقود الأحفوري ، ودعم مستقبل طاقة أكثر استدامة لنا جميعًا."

Electrolete الجديد يساعد بطاريات K-NA\/S في تخزين الطاقة وإطلاق الطاقة بشكل أكثر كفاءة

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) التي تحتاج إلى إدارة حرارية معقدة ، وبالتالي زيادة تكلفة العملية. لقد ناضلت الدراسات السابقة مع رواسب صلبة وقدرة منخفضة ، وكان البحث مستمرًا للحصول على تقنية جديدة لتحسين هذه الأنواع من البطاريات.

طورت مجموعة يانغ الإلكتروليت الجديد ، وهو مذيب من الأسيتاميد و ε-caprolactam ، لمساعدة متجر البطارية وإطلاق الطاقة. يمكن أن يذوب هذا المنحل بالكهرباء K2S2 و K2S ، مما يعزز كثافة الطاقة وكثافة الطاقة لبطاريات K\/S الوسيطة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يمكّن البطارية من العمل بدرجة حرارة أقل بكثير (حوالي 75 درجة) من التصميمات السابقة ، مع الاستمرار في تحقيق الحد الأقصى لتخزين الطاقة الممكنة تقريبًا.

وقال المؤلف الأول المشارك للدراسة تشينغاو يانغ ، وهو طالب دكتوراه مع يانغ: "يحقق نهجنا قدرات تصريف نظرية تقريبًا وحياة دورة ممتدة. هذا أمر مثير للغاية في مجال بطاريات K\/S المتوسطة".

طريق إلى energ مستدامذ المستقبل

تابعة لمجموعة يانغ لمركز كولومبيا للطاقة الكهروكيميائية (CEEC) ، الذي يتخذ مقاربة متعددة المقاييس لاكتشاف التكنولوجيا الرائدة وتسريع التسويق. تنضم CEEC إلى بعض أعضاء هيئة التدريس والباحثين من جميع أنحاء كلية الهندسة والعلوم التطبيقية الذين يدرسون الطاقة الكهروكيميائية مع اهتمامات تتراوح من الإلكترونات إلى الأجهزة. تتيح شراكات الصناعة الخاصة بها تحقيق اختراقات في تخزين وتحويل الطاقة الكهروكيميائية.

التخطيط لتوسيع نطاق

بينما يركز الفريق حاليًا على البطاريات الصغيرة ذات الحجم العملة ، فإن هدفهم هو زيادة هذه التكنولوجيا لتخزين كميات كبيرة من الطاقة. إذا نجحت ، يمكن أن توفر هذه البطاريات الجديدة إمدادات طاقة مستقرة وموثوقة من مصادر قابلة للتجديد ، حتى في أوقات انخفاض الشمس أو الرياح. يعمل الفريق الآن على تحسين تكوين المنحل بالكهرباء.