Zmenia energetické zásobníky batérie s tekutým kovom?

Úložiská energie sú kľúčom k efektívnej využiteľnosti rôznych nestabilných zdrojov, medzi ktorými na prvom mieste figurujú veterné a solárne elektrárne. Vetru (ani dažďu) rozkázať nevieme a slnečnému svitu takisto. Nehovoriac o bezvetrí a nočných hodinách, kedy tieto zdroje žiadnu elektrickú energiu nevyrobia.

Ide to aj bez lítia

Paradoxne práve tieto časy sa môžu kryť s odberovými špičkami, takže prevádzkovatelia rozvodných sústav nemajú veľa pochopenia pre výrobcov, čo dodávajú elektrinu do siete „kedy sa im zachce“. Výkonné úložiská môžu tieto nerovnováhy účinne filtrovať a prekryť aj výpadky v dodávkach elektriny.

ZDROJ | Gizmodo

Tesla a ďalší výrobcovia už dokážu vyrobiť výkonné záložné Li-ion batérie, schopné stabilizovať veľké časti siete. Austrálska referencia Tesly s výkonom 129 MWh je zatiaľ najväčšou záložnou batériou na svete. Takéto riešenia však nie sú práve lacné, čo zatiaľ bráni ich masívnemu plošnému nasadzovaniu.

Pozrite siVýstavba najväčšej svetovej Li-ion batérie úspešne dokončená

Jednou z nádejných alternatív sú takzvané prietokové, alebo redox-flow batérie. Nedúfajte, že ich niekedy uvidíte v notebookoch, ale pri riešeniach, kde robustnosť nehrá podstatnú rolu, majú budúcnosť. Niektorí veria, že aj v elektromobilite.

Princíp prietokovej batérieZDROJ | Nature

Kým galvanické akumulátory pri nabíjaní ukladajú energiu do chemických zmien elektród, redox-flow batérie to robia prostredníctvom zmien elektrolytu (resp. dvoch elektrolytov). Prostredie medzi elektródami je oddelené polopriepustnou membránou a systém používa čerpadlá pre pohyb elektrolytov, ktoré tvoria elektródy.

Pozrite siPrietokové batérie budú výhodným úložiskom energie

Ich výhodou je odolnosť voči samovybíjaniu, dlhá životnosť a dostupnosť materiálov, z ktorých sú vyrobené. Kapacita sa dá jednoducho zvyšovať objemom nádrží, kde sú uskladnené oba elektrolyty. Batérie sa ďalej vyvíjajú a aktuálne vedci zo Stanfordskej univerzity v Kalifornii prišli s riešením, ktoré významne pomôže zvýšiť ich kapacitu.

S tekutým kovom pri izbovej teplote

Vedci z americkej Stanfordskej univerzity našli cestu, ako flow batérie urobiť efektívnejšími za zaujímavú cenu. Vyvinuli flow batériu na báze tekutého kovu, ktorá dokáže skladovať elektrickú energiu za nižšiu cenu a s vysokou energetickou hustotou.

Zliatina sodíka a draslíka tvorí tekutý elektrolyt, ktorý by mohol priniesť vysokonapäťovú prietokovú batériu. ZDROJ | Antonio Baclig

Technológia prietokových batérií je už dlho považovaná za favorita pre uchovávanie energie z obnoviteľných zdrojov. Používané elektrolyty však majú aj nedostatky – buď majú nízku energetickú hustotu, alebo vyžadujú vysokú prevádzkovú teplotu, sú toxické, prípadne drahé.

Pozrite siVedci pracujú na flexibilných batériách poháňaných soľným roztokom

William Chueh a Antonio Baclig zo Stanfordu spolu s Jasonom Rugolom, ktorý pôsobí v rámci spoločnosti Alphabet X Development sa rozhodli vyskúšať zliatinu sodíka a draslíka, ktorá zostáva v kvapalnom stave už pri izbovej teplote, ako elektrolyt pre elektrónovo donorovú, negatívnu elektródu batérie.

Tento kvapalný kov má teoreticky najmenej 10-násobne vyššiu energetickú hustotu na gram oproti iným potenciálne vhodným materiálom pre zápornú stranu prietokovej batérie.

https://www.youtube.com/watch?v=WYcMwbiv5s8

Kladnú a zápornú elektródu vedci oddelili pomocou keramickej membrány z draslíka a oxidu hlinitého, ktorá súčasne umožňuje tok prúdu.

Podarilo sa im viac ako zdvojnásobiť maximálne napätie oproti bežným prietokovým batériám a prototyp stabilne fungoval tisícky prevádzkových hodín. Vyššie napätie zároveň znamená, že batéria dokáže pri rovnakej veľkosti uložiť viac energie, čo zníži výrobné náklady.

Dlhá cesta k úspechu

Kým sa však batérie s tekutým kovom dostanú do praxe, čaká výskumníkov ešte veľa práce. Bude potrebné optimalizovať membránu pre zlepšenie výkonu a vyvinúť elektrolyt pre pozitívnu elektródu, ktorý nebude membránu oslabovať.

Pozrite siBatérie sú biznis, ktorý rastie „do neba“. Nie je však bez rizika

Ako to už pri vývoji batérií chodí, môže ísť o dlhodobejší proces. Existuje však silná motivácia, aby sa to podarilo. Lacnejšie a výkonnejšie záložné batérie uľahčia využívanie obnoviteľných zdrojov energie a môžu zažehnať aj nebezpečenstvo black-outu pri rôznych kalamitách, alebo haváriách rozvodnej siete.

ZdrojStanford University

Komentáre k článku