Dom na baterie: molekuły, które będą służyć ci długo

0
48


Zdjęcia DR

Zrobiony ważny krok w doskonaleniu przepływowych baterii: specjalnie zaprojektowana organiczna cząsteczka jest w stanie wytrzymać dziesiątki tysięcy cykli ładowania

Akumulatory przepływowe — przedmiot, nie jest zbyt interesujący dla szerokiego grona czytelników, ale o nich doskonale wiedzą ci, którzy są chętni na ekologicznym stylem życia i wykorzystuje w swoim domu / alternatywne źródła energii — na przykład, światło słoneczne czy wiatr. Rzecz w tym, że energia sił natury, zazwyczaj nie jest dostępna 24 godziny na dobę i trzeba zbierać na zapas. Zwykłe akumulatory do tego zadania nie jest zbyt odpowiednie, ponieważ ich pojemność jest sztywno związana z rozmiarem.

Tu przychodzą na pomoc akumulatory przepływowe. Jak i w zwykłym akumulatorze, w проточном są elektrody, w których energia chemiczna zamieniana w energię elektryczną, i elektrolit, transport ładunków między elektrodami. Jednak w przeciwieństwie do naszych zwykłych baterii elektrolit i elektrody nie są w stałym kontakcie ze sobą. Środki chemiczne są przechowywane w zbiornikach i tylko występują między elektrodami, generując energię elektryczną. Podczas ładowania proces idzie w przeciwnym kierunku. Pojemność tego akumulatora zależy wyłącznie pojemności zbiornika: to właśnie tam przechowywane energia chemiczna, której przeznaczeniem w razie potrzeby zamienić się w energię elektryczną.

W pierwotnej wersji projektu akumulatorów przepływowych jako dodatek do elektrolitu był używany wanad — metal rzadki i drogi. Chemicy proponuje się zastąpić tradycyjne elektrolit органикой: хинон w stanie łatwo przejść w hydrochinon i po tych przejściach granat lub oddawać energię elektryczną. Jednak taki system miał poważną wadę: elektrolit wytrzymywał bardzo mało cykli ładowania, ponieważ szybko изнашивался. Pomimo względnej taniości хинона, нестойкость elektrolitu pozwalał komercyjnego wykorzystania tej technologii.

Ten problem i wziął pozwól Michael Aziz i jego koledzy z Harvardu. Ostatnio chemicy poinformowano o tym, że znaleziono rozwiązanie. Przyszedł w postaci specjalnej “designerskie” molekuły хинона. Wraz z długim chemiczne nazwie cząsteczka otrzymała przydomek “Matuzalem” i ona go zdobyła: szybkość degradacji nowego elektrolitu nie przekracza 3% w skali roku. Stare baterie traciły te same trzy procent w przeciągu doby pracy. Taki skok w trwałości sprawia, że хиноновые przepływowe baterii jest dość atrakcyjne dla przemysłowych producentów i użytkowników.

Jeden problem, jednak pozostaje nierozwiązany: jako drugiego elektrolitu w nowoczesnych przepływowych bateriach jest używany brom i тетрабромат — коррозийно-substancje niebezpieczne. Jednak гарвардские chemicy są pełne optymizmu i sugerują, że ich podejście pomaga pokonać i tę trudność: być może, drugi elektrolit też uda się zastąpić “designerskim” хиноном. Dla alternatywnych źródeł energii to będzie ważnym technologicznym przełomem.