เทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่สามารถเพิ่มการจัดเก็บพลังงานทดแทนได้

ที่มา: Engineering.columbia.edu

แหล่งพลังงานหมุนเวียนเช่นลมและพลังงานแสงอาทิตย์มีความสำคัญต่อการรักษาโลกของเรา แต่พวกเขามาพร้อมกับความท้าทายที่ยิ่งใหญ่: พวกเขาไม่ได้สร้างพลังงานเสมอเมื่อจำเป็น เพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจากพวกเขาเราต้องการวิธีที่มีประสิทธิภาพและราคาไม่แพงในการเก็บพลังงานที่พวกเขาผลิตดังนั้นเราจึงมีพลังแม้ว่าลมจะไม่พัดหรือดวงอาทิตย์ไม่ได้ส่องแสง

นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุวิศวกรรมของโคลัมเบียได้มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาแบตเตอรี่ชนิดใหม่เพื่อเปลี่ยนวิธีการจัดเก็บพลังงานทดแทน ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวันที่ 5 กันยายนโดย Nature Communications ทีมใช้แบตเตอรี่ K-Na\/S ที่รวมองค์ประกอบที่ไม่แพงและพบได้อย่างง่ายดาย -- โพแทสเซียม (K) และโซเดียม (NA) พร้อมกับซัลเฟอร์ (S) --

“ เป็นสิ่งสำคัญที่เราจะสามารถขยายระยะเวลาของแบตเตอรี่เหล่านี้สามารถทำงานได้และเราสามารถผลิตได้อย่างง่ายดายและราคาถูก” นายหยวนหยวนหัวหน้าทีมศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์วัสดุและวิศวกรรมศาสตร์ในภาควิชาฟิสิกส์ประยุกต์และคณิตศาสตร์ที่โคลัมเบียวิศวกรรมกล่าว "การทำให้พลังงานหมุนเวียนมีความน่าเชื่อถือมากขึ้นจะช่วยให้กริดพลังงานของเรามีเสถียรภาพลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลและสนับสนุนอนาคตพลังงานที่ยั่งยืนมากขึ้นสำหรับเราทุกคน"

อิเล็กโทรไลต์ใหม่ช่วยเก็บแบตเตอรี่ K-Na\/S และปล่อยพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

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) ที่ต้องการการจัดการความร้อนที่ซับซ้อนซึ่งจะเป็นการเพิ่มต้นทุนของกระบวนการ การศึกษาก่อนหน้านี้ได้ต่อสู้กับการตกตะกอนที่เป็นของแข็งและความจุต่ำและการค้นหาได้ดำเนินการสำหรับเทคนิคใหม่เพื่อปรับปรุงแบตเตอรี่ประเภทนี้

กลุ่มของหยางพัฒนาอิเล็กโทรไลต์ใหม่ตัวทำละลายของ acetamide และε-caprolactam เพื่อช่วยเก็บแบตเตอรี่และปล่อยพลังงาน อิเล็กโทรไลต์นี้สามารถละลาย K2S2 และ K2S เพิ่มความหนาแน่นของพลังงานและความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ K\/S ที่อุณหภูมิกลาง นอกจากนี้ยังช่วยให้แบตเตอรี่ทำงานที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่ามาก (ประมาณ 75 องศา) มากกว่าการออกแบบก่อนหน้านี้ในขณะที่ยังคงได้รับความจุพลังงานสูงสุดที่เป็นไปได้เกือบ

“ วิธีการของเราบรรลุความสามารถในการปลดปล่อยทางทฤษฎีและชีวิตที่ยาวนานขึ้นนี่เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมากในด้านแบตเตอรี่ K\/S ที่อุณหภูมิระดับกลาง” Zhenghao Yang นักศึกษาปริญญาเอกของนักศึกษาปริญญาเอกกับหยางกล่าว

เส้นทางสู่พลังงานที่ยั่งยืนy อนาคต

กลุ่มของหยางมีส่วนเกี่ยวข้องกับศูนย์พลังงานเคมีไฟฟ้าโคลัมเบีย (CEEC) ซึ่งใช้วิธีการหลายระดับเพื่อค้นหาเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำและเร่งการค้า CEEC ร่วมงานกับคณะและนักวิจัยจากทั่วโรงเรียนวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ที่ศึกษาพลังงานไฟฟ้าเคมีที่มีความสนใจตั้งแต่อิเล็กตรอนไปจนถึงอุปกรณ์ไปจนถึงระบบ การเป็นหุ้นส่วนในอุตสาหกรรมช่วยให้เกิดการตระหนักถึงความก้าวหน้าในการจัดเก็บพลังงานเคมีไฟฟ้าและการแปลง

วางแผนที่จะขยายขนาด

ในขณะที่ทีมมุ่งเน้นไปที่แบตเตอรี่ขนาดเล็กขนาดเล็ก แต่เป้าหมายของพวกเขาคือการขยายเทคโนโลยีนี้ในที่สุดเพื่อเก็บพลังงานจำนวนมาก หากพวกเขาประสบความสำเร็จแบตเตอรี่ใหม่เหล่านี้สามารถจัดหาแหล่งจ่ายไฟที่มั่นคงและเชื่อถือได้จากแหล่งพลังงานหมุนเวียนแม้ในช่วงเวลาที่มีแสงแดดหรือลมต่ำ ทีมกำลังทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพองค์ประกอบอิเล็กโทรไลต์