Источник: Engineering.columbia.edu
Возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, имеют решающее значение для поддержания нашей планеты, но они приходят с большой проблемой: они не всегда генерируют власть, когда это необходимо. Чтобы максимально использовать их, нам нужны эффективные и доступные способы хранения энергии, которую они производят, поэтому у нас есть сила, даже когда ветер не дует или солнце не светит.
Ученые из Колумбийского инженерного материала были сосредоточены на разработке новых видов батарей для преобразования того, как мы храним возобновляемые энергию. В новом исследовании, опубликованном 5 сентября Nature Communications, команда использовала батареи K-NA\/S, которые объединяют недорогие, легко основанные элементы -- калий (K) и натрий (NA) вместе с серной (S) -- для создания низкого уровня, высокоэнергетического раствора для длительного хранения длительного продолжительности.
«Важно, чтобы мы могли продлить время, когда эти батареи могут работать, и чтобы мы могли легко и дешево производить их», - сказал лидер команды Юань Ян, доцент кафедры материаловедения и инженерии в Департаменте прикладной физики и математики в Колумбийской инженерии. «Сделать более надежную возобновляемую энергию поможет стабилизировать наши энергетические сетки, уменьшить нашу зависимость от ископаемого топлива и поддержать более устойчивое энергетическое будущее для всех нас».
Новый электролит помогает батареям K-Na\/S хранить и высвобождать энергию более эффективно
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), которые требуют сложного теплового управления, что увеличивает стоимость процесса. Предыдущие исследования боролись с твердыми осадками и низкой пропускной способностью, и поиск был включен для новой техники для улучшения этих типов батарей.
Группа Ян разработала новый электролит, растворитель ацетамида и ε-капролактама, чтобы помочь хранить аккумулятор и высвободить энергию. Этот электролит может растворять K2S2 и K2S, усиливая плотность энергии и плотность мощности батарей с промежуточной температурой K\/S. Кроме того, он позволяет батарее работать при гораздо более низкой температуре (около 75 градусов), чем предыдущие конструкции, в то же время достигая практически максимально возможной емкости для хранения энергии.
«Наш подход достигает почти теоретических возможностей выписки и длительного срока службы цикла. Это очень интересно в области промежуточных температурных батарей»,-сказал коллега-автор исследования Чженгао Ян, аспирант с Ян.
Путь к устойчивому энергиюy будущее
Группа Ян связана с Центром электрохимической энергетики Columbia (CEEC), который использует многомасштабный подход для обнаружения новаторской технологии и ускорения коммерциализации. CEEC объединяет преподавателей и исследователей со всей Школы инженерных и прикладных наук, которые изучают электрохимическую энергию с интересами, от электронов до устройств и систем. Его отраслевые партнерские отношения обеспечивают реализацию прорывов в области хранения и преобразования электрохимической энергии.
Планирование масштабирования
В то время как команда в настоящее время сосредоточена на небольших батареях размером с монет, их целью является в конечном итоге масштабировать эту технологию для хранения большого количества энергии. Если они успешны, эти новые батареи могут обеспечить стабильный и надежный источник питания из возобновляемых источников, даже во время низкого солнца или ветра. В настоящее время команда работает над оптимизацией композиции электролита.
