Tudósok egy nagy áramerősségű, vízalapú akkumulátort fejlesztettek ki, amely lakossági használatra is alkalmas lehet. A következő generációs „átfolyós akkumulátor” a kutatók szerint segíthet a háztartásoknak abban, hogy a tetőre szerelt napelemek által termelt energiát minden eddiginél biztonságosabban, olcsóbban és hatékonyabban tárolják.
A Monash Egyetem kutatói által fejlesztett innovatív membránkialakítás megoldja a sebességproblémát, így ideális a háztartások számára, és ígéretes szereplő lehet az energiatárolási piacon az InterestingEngineering cikke szerint.
„Egy biztonságos, megfizethető kémiai rendszert vettünk alapul, és annyira felgyorsítottuk, hogy valós időben képes befogni a napelemek által termelt energiát” – mondta Wanqiao Liang, a tanulmány első szerzője, a Monash Egyetem Anyagtudományi és Mérnöki Tanszékének PhD-hallgatója. „Olyan membránt fejlesztettünk, amely végre versenyképessé teszi az organikus átfolyós akkumulátorokat a lakossági és közepes léptékű energiatárolásban. Ez utat nyit olyan rendszerek előtt, amelyek nemcsak olcsóbbak, hanem biztonságosabbak és egyszerűbben méretezhetők is.”
Bár jelenleg is léteznek átfolyós akkumulátorokat gyártó cégek, a Monash egyetem fejlesztése kiemelkedik biztonságával, alacsony költségével és nagy sebességű teljesítményével – ezt a három szempontot eddig csak kevés rendszer tudta egyszerre teljesíteni világszerte.
A legfontosabb előrelépés az ionszelektivitás javítása volt – azaz a hasznos ionok gyors áthaladásának biztosítása. (Fotó: Unsplash)
Az átfolyós akkumulátorok már évtizedek óta léteznek, de eddig főként nagyléptékű energiatárolásra használták őket, nagy méretük és lassú töltési sebességük miatt. A legújabb fejlesztés ezt a sebességproblémát orvosolja.
Liang kiemelte, hogy a legfontosabb előrelépés az ionszelektivitás javítása volt – azaz a hasznos ionok gyors áthaladásának biztosítása, miközben a nem kívánt ionokat kizárják. A kutatók szerint az új membrán elérte ezt az egyensúlyt, így az akkumulátor gyorsan és stabilan működik még nagy áramerősségek mellett is.
Az innováció teljesítményben és stabilitásban is felülmúlta az ipari szabványnak számító Nafion membránt – 600 nagyáramú ciklust futtatott le gyakorlatilag kapacitásveszteség nélkül –, ami jelentős előrelépés az ilyen típusú akkumulátorok esetében.
A tanulmány az Angewandte Chemie szakfolyóiratban jelent meg, és azt mutatja, hogy a redox átfolyós akkumulátorok ígéretesek lehetnek a nagy léptékű hálózatstabilizálásban. Közülük az organikus redox átfolyós akkumulátorok (ORFB-k) fenntartható és gazdaságos működésre nyújtanak lehetőséget az alkalmazott anyagok révén.
A kutatók hangsúlyozták, hogy a hosszú távú működés érdekében kifinomult szabályozásra van szükség az ionok cellán belüli mozgásában: a kationok áramlása elengedhetetlen a nagy áramerősséghez, míg az anionok visszatartása a ciklikus stabilitás kulcsa.
„Egy egyedileg kialakított, hidrofil kevert mátrixú membrán, a SPEEK-SX kombinációját alkalmaztuk, amely adalékként szulfonált polidiklór-xilént (Sp-DCX), mátrixként pedig szulfonált poli(éter-éter-ketont) (SPEEK) tartalmaz. A Nafion-212-höz képest a SPEEK aromás gerince hatékonyan gátolta meg az elektrolitok keresztirányú áramlását, míg a Sp-DCX mikropórusokban elhelyezkedő szulfonátcsoportok növelték a Na+ ionok mobilitását” – írták a kutatók a tanulmányban.
Azt is kiemelték, hogy az akkumulátor nem mérgező, nem gyúlékony, és bőségesen rendelkezésre álló anyagokból készül, miközben egy napsütéses napon is képes lépést tartani a napelemek teljesítményével. A kutatók jelenleg 3D nyomtatással készítenek prototípusokat, és azokat valós körülmények között tesztelik.
„Ha a prototípusok úgy teljesítenek, ahogy várjuk, néhány éven belül a piacon lehet ez a technológia” – mondta Liang.
Kiemelt kép: Unsplash
S.Rita
