211service.com
Nātrija jonu šūnas lētai enerģijas uzglabāšanai
Jauna veida nātrija jonu akumulators varētu izrādīties praktisks risinājums, lai uzglabātu enerģiju no vēja un saules enerģijas fermām, saka Džejs Vitakrs , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Kārnegija Melona Universitātē. Whitacre starta uzņēmums 44 Tech, kas atrodas Pitsburgā, PA, saņems 5 miljonus ASV dolāru no ASV Enerģētikas departamenta saskaņā ar 2009. gada Atgūšanas likumu, lai izstrādātu tehnoloģiju. Pagājušajā nedēļā paziņotais finansējums ir daļa no 620 miljonu dolāru paketes elektrotīkla uzlabošanai.
Starta akumulatori varētu būt ne tikai lētāki, bet arī ilgāk kalpojoši nekā esošie akumulatori, saka Whitacre. Tas padarītu tos īpaši noderīgus lielu elektroenerģijas daudzumu lētai uzglabāšanai — kaut kas būs būtiski, lai atjaunojamo enerģiju padarītu par primāro enerģijas avotu ASV, nevis tikai par papildu avotu, kāds tas ir šobrīd. Šāda uzglabāšana ļaus praktiski uzglabāt enerģiju no vēja turbīnām un saules enerģijas fermām, lai to izmantotu, kad nepūš vējš un nespīd saule.
Whitacre nātrija jonu šūnas dažos veidos ir līdzīgas litija jonu šūnām — tāda veida, ko izmanto pārnēsājamā elektronikā un dažos elektriskajos transportlīdzekļos. Abu veidu elementos joni tiek pārvietoti starp akumulatora pozitīvo un negatīvo elektrodu uzlādes un izlādes laikā, un elektrolīts kalpo kā vide šo jonu pārvietošanai. Bet, tā kā nātrijs ir daudz vairāk nekā litijs, to ir lētāk lietot. Lai elementi būtu vēl lētāki, Whitacre plāno tās darbināt ar zemāku spriegumu, lai organisko elektrolītu vietā varētu izmantot ūdens bāzes elektrolītus. Tam vajadzētu vēl vairāk samazināt ražošanas izmaksas, jo ar ūdens bāzes elektrolītiem ir vieglāk strādāt.
Pāreja uz ūdens bāzes elektrolītiem varētu arī ļaut novērst lielu daļu atbalsta materiālu, kas nepieciešams parastajās litija jonu šūnās, tādējādi atkal samazinot izmaksas. Tas ir tāpēc, ka jonu vadītspējas palielināšana ļauj izmantot biezākus elektrodus ar mazāku atdalīšanas un strāvas savākšanas materiālu slāņiem šūnas iekšpusē.
Principā nātrija jonu sistēma var būt lēta, un ar ūdens elektrolītiem tā varētu būt patiešām zema, saka. Džefs Dāns , fizikas un ķīmijas profesors Dalhousie Universitātē Jaunskotijā, Kanādā.
Pētnieki jau agrāk ir pētījuši nātrija jonu akumulatorus, lai gan parasti tie ir izmantojuši augstu spriegumu un organiskos elektrolītus. Izmantojot zemāku spriegumu, tiek samazināts enerģijas daudzums, ko akumulatori var uzkrāt — problēma elektriskajiem transportlīdzekļiem, kur telpa un svars ir ierobežoti. Bet stacionāriem lietojumiem, piemēram, atjaunojamās enerģijas uzglabāšanai, viss ir atkarīgs no izmaksām, saka Vitakrs.
Dahn apgalvo, ka nātrija jonu šūnas nevajadzētu izstrādāt tikai liela mēroga elektroenerģijas uzglabāšanai. Viņš saka, ka augstāka sprieguma nātrija jonu akumulatori galu galā var izrādīties daudz labāks risinājums nekā litija jonu akumulatori elektriskajiem transportlīdzekļiem. Tomēr līdz šim ir veikts ļoti maz pētījumu par tiem, salīdzinot ar litija jonu akumulatoriem. Faktori, kas ir atturējuši pētniekus, piemēram, lielais nātrija jonu izmērs un tā ietekme uz bateriju sniegto jaudu, ir novērsti, pateicoties jaunākajiem sasniegumiem materiālu ražošanā. Nātrija pārpilnība varētu arī padarīt šīs baterijas ārkārtīgi pievilcīgas. Tas ir pārsteidzoši bagātīgāks nekā litijs, saka Dahn. Es domāju, ka tas ir patiešām svarīgi, lai strādātu pie tā turpmāk. Es ceru, ka [DOE] finansē arī neūdens darbu.
Pagaidām Whitacre darbs ir sākuma stadijā. Viņš laboratorijā ir demonstrējis mazas akumulatoru šūnas un ir iesniegts par patentu, kas aptver tehnoloģiju. Viņš nav atklājis, kādus materiālus viņš izmantos elektrodiem un elektrolītam, un ir pāragri sniegt konkrētus skaitļus par izmaksām, viņš saka. Nākamās darbības ietver lielāku prototipu bateriju izgatavošanu. Daļu no 5 miljonu ASV dolāru balvas saņems Kārnegijs Melons par fundamentāliem pētījumiem.