Nový dizajn prietokovej batérie láme rekordy. Bežná potravinárska prísada zohrala prekvapivú úlohu
Výskumníci v novej štúdii zistili, že pridanie jednoduchého cukru, beta-cyklodextrínu, má obrovské pozitívne účinky na výkon prietokovej batérie.
Výskumníci z Pacific Northwest National Laboratory v novom výskume zistili, že bežne dostupný jednoduchý cukor menom beta-cyklodextrín, ktorý sa používa ako pridaná látka do potravín, môže pomôcť zlepšiť kapacitu a životnosť prietokovej batérie novej generácie.
Prietoková batéria je typ batérie, pri ktorej vzniká energia rozpustením dvoch chemických komponentov v tekutine, ktorá sa následne pumpujú naprieč systémom na opačných stranách membrány. Použitím cukru beta-cyklodextrín výskumníci v experimentoch dokázali zlepšiť kapacitu a životnosť takejto batérie. Počas niekoľkých pokusov optimalizovali pomer chemických látok v sústave až nakoniec dosiahli o 60% vyšší výkon.
Nakoniec batériu nechali prechádzať nabíjacími cyklami viac ako rok. Cyklus zastavili len vtedy, keď zlyhalo plastové potrubie. Štúdia je aj napriek tomu prvou svojho druhu, ktorá hlási minimálnu stratu kapacity počas jedného roka nepretržitého používania batérie. Beta-ccyklodextrín je zároveň prvou pridanou látkou, ktorá urýchľuje elektrochemickú reakciu ktorá pomáha ukladať a uvoľňovať energiu. Počas toho vzniká proces homogénnej katalýzy.
„Toto je úplne nový spôsob vývoja elektrolytu prietokovej batérie. V našej práci dokazujeme, že možno použiť diametrálne odlišný typ katalyzátora, aby sme urýchlili konverziu energie. Táto látka sa rozpúšťa vo vode, čím sa eliminuje šanca, že by sa pevná látka uvoľnila a pokazila celú batériu,“ tvrdí Wei Wang, jeden z autorov štúdie.
Lepšia kapacita a výkon
Prietokové batérie sa líšia od iných batérií tým, že majú dve externé nádrže na tekutinu, ktorá neustále cirkuluje cez sústavu a dodáva tým elektrolyt. Čím väčšie sú nádrže, tým viac energie môže batéria uskladniť. Ak by sme prietokovú batériu zväčšili na rozmery futbalového ihriska, mohli by slúžiť ako záložný zdroj energie pre elektrické siete. Mnohí vedci vidia prietokové batérie ako dôležitú súčasť snahy obmedziť uhlíkové emisie a prechodu na obnoviteľné zdroje energie. Najväčšou výhodou prietokových batérií je to, že ich možno postaviť v akejkoľvek škále. Môžu byť teda miniatúrne, no zároveň aj veľké ako jeden mestský blok.
Ide o veľký prísľub pri zvyšovaní kapacity a životnosti batériového skladovania energie, čo by v prípade škálovania mohlo spôsobiť revolúciu v skladovaní energie v elektrickej sieti.
Tento typ batérií by mohol slúžiť ako poistka proti výpadku elektrickej siete. Mnohí experti tvrdia, že dopyt po prietokových batériách bude nasledujúcich rokoch rásť čoraz viac. Dnes sa už používajú v praxi, no vyžadujú si na prácu drahé materiály, napríklad vanád. Preto sa autori novej štúdie poohliadli po materiáli, ktorý by bol dostupnejší a lacnejší.
Neprehliadnite
„V našej práci sme hľadali jednoduchý spôsob ako rozpustiť viac fluorénu v našom elektrolyte na vodnej báze. V tomto nám pomohol cukor beta-cyklodextrín, no jeho najväčšou výhodou bola schopnosť katalýzy,“ tvrdí Ruozhu Feng, jeden z autorov štúdie.
Výskumníci pokračujú vo svojej práci aj naďalej a v ďalších krokoch optimalizujú systém experimentovaním s inými zlúčeninami, ktoré sú podobné beta-cyklodextrínu. Hoci má toto aditívum niekoľko nevýhod, výhody sú ďaleko lepšie.
Komentáre