Natrium-Kalium-Schmelze befindet sich in strömenden Batterien bei Raumtemperatur, wodurch Geräte mit einer hohen Betriebsspannung erhalten werden können. Quelle: Antonio BacligWie wir wissen, hat sich der Sektor der erneuerbaren Energien in den letzten Jahren rasant entwickelt, und daher sind ständig zusätzliche Speicherkapazitäten erforderlich, die billig und geräumig sind, vielen Ladezyklen standhalten und in der Lage sind, Energie schnell und effizient zurück in das Netz zu übertragen. Forscher der Stanford University glauben, dass sie dieses Problem mit einer neuen Anwendung mehrerer weit verbreiteter Materialien lösen können.
Strombatterien sind seit relativ langer Zeit bekannt und wurden wiederholt als Kandidaten für die Schaffung von Speichern mit großer Kapazität angesehen. Die in ihnen verwendeten Elektrolyte weisen jedoch entweder Spannungsbeschränkungen auf oder erfordern eine hohe Temperatur, um in flüssigem Zustand zu bleiben, oder stellen sogar sehr teure oder extrem toxische Komponenten dar.
Der Stanford-Associate-Professor William Chui entwickelte jedoch zusammen mit seinen Doktoranden Antonio Baklig und Jason Ragolo eine Natriumlegierung mit Kalium für den „Kathoden“ -Fluss, die bei Raumtemperatur in der flüssigen Phase verbleibt und es theoretisch ermöglicht, 10-mal mehr Energie pro Gramm Masse zu speichern als jede andere ein anderer Elektrolyt.
"Natürlich gibt es noch viel zu tun", sagt Bucklig. "Wir hoffen jedoch, dass die Menschen durch dieses Projekt häufiger Sonnenkollektoren und Windmühlen bevorzugen, da sie eine Batterie erhalten, die auf den Elementen basiert, die in der Erdkruste reichlich vorhanden sind."
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Während der Experimente wurde auch eine Keramikmembran aus Natrium- und Aluminiumoxid entwickelt, die den Ionenaustausch zwischen den "Elektroden" nicht stört und gleichzeitig die Anoden- und Kathodenströme ziemlich zuverlässig trennt. Infolgedessen verdoppelte sich die Betriebsspannung im Vergleich zu den bekannten Proben (3,1–3,4 V gegenüber 1,5 V), und die Prototypparameter blieben auch nach mehreren tausend Teststunden stabil. Darüber hinaus bedeutet eine erhöhte Betriebsspannung die Fähigkeit, mehr Energie zu speichern.
„Natürlich muss unsere Arbeit noch in vielerlei Hinsicht bewertet werden - Kosten, Effizienz, Anzahl der Arbeitszyklen, Abmessungen, Sicherheit“, erklärt Bucklig. „Wir glauben jedoch, dass wir die vorhandenen Strombatterien in jeder Hinsicht übertreffen und daher in die Zukunft schauen werden.“ mit Begeisterung. "
Wirkliche Fortschritte stehen noch bevor.
Derzeit arbeitet ein Team von Doktoranden - Bucklig, Ragolo sowie Jeff McConaughey und Andrei Poletaev - weiter an der Membran, da dies die Diffusion von Kalium in den Anodenfluss nicht gut verhindert. Dies ist für den normalen Batteriebetrieb sehr wichtig. Darüber hinaus funktionierte das Originalteil am besten bei etwa 200 Grad Celsius, was nicht akzeptabel ist. In einem Versuch, die gewünschten Eigenschaften bei Raumtemperatur beizubehalten, versuchten die Forscher feinere Versionen (~ 330 & mgr; m) und erzielten ziemlich akzeptable Ergebnisse, während die Ausgangsleistung ebenfalls zunahm; Daher werden weitere Experimente auf dem Gebiet der Auswahl der am besten geeigneten Membran durchgeführt.
Sie müssen auch den geeigneten Anodenelektrolyten auswählen - leider setzen Gemische auf Wasserbasis die Membran schnell außer Betrieb, sodass Sie einige andere Flüssigkeiten verwenden müssen, um die Batterieleistung weiter zu steigern.
Die endgültige Studie wurde am 18. Juli in einem Artikel in ScienceDirect veröffentlicht .