Mga Daloy ng Baterya: Mangyaring Ibuhos sa Akin ang mga Electron!

Ang mga siyentipiko mula sa Fraunhofer Institute sa Alemanya ay nagsasagawa ng seryosong gawain sa pag-unlad sa larangan ng mga de-kuryenteng baterya, kahalili sa mga klasikal. Sa teknolohiyang daloy ng redox, ang proseso ng pag-iimbak ng kuryente ay talagang naiiba ...

Ang mga baterya, na sinisingil ng likido bilang gasolina, ay ibinuhos sa isang kotse na may isang gasolina o diesel engine. Maaari itong tunog utopian, ngunit para kay Jens Noack ng Fraunhofer Institute sa Pfinztal, Germany, ito talaga ang pang-araw-araw na buhay. Mula noong 2007, ang koponan ng pag-unlad na sinalihan niya ay nasa puspusan na pagbuo ng kakaibang anyo ng rechargeable na baterya na ito. Sa katunayan, ang ideya ng isang flow-through o tinatawag na flow-through na redox na baterya ay hindi mahirap, at ang unang patent sa lugar na ito ay nagsimula pa noong 1949. Ang bawat isa sa dalawang mga puwang ng cell, na pinaghihiwalay ng isang lamad (katulad ng mga fuel cell), ay konektado sa isang reservoir na naglalaman ng isang tukoy na electrolyte. Dahil sa pagkahilig ng mga sangkap na chemically react sa bawat isa, ang mga proton ay inililipat mula sa isang electrolyte patungo sa isa pa sa pamamagitan ng lamad, at ang mga electron ay nakadirekta sa pamamagitan ng isang kasalukuyang mamimili na konektado sa dalawang bahagi, bilang isang resulta kung saan dumadaloy ang isang kasalukuyang kuryente. Pagkatapos ng isang tiyak na oras, dalawang tank ang pinatuyo at pinuno ng sariwang electrolyte, at ang ginamit ay "recycled" sa mga nag-charge na istasyon.

Bagama't ang lahat ng ito ay mukhang mahusay, sa kasamaang-palad na mayroon pa ring maraming mga hadlang sa praktikal na paggamit ng ganitong uri ng baterya sa mga kotse. Ang densidad ng enerhiya ng isang vanadium electrolyte redox na baterya ay nasa hanay lamang na 30 Wh bawat kilo, na halos pareho sa baterya ng lead acid. Upang mag-imbak ng parehong dami ng enerhiya bilang isang modernong 16 kWh lithium-ion na baterya, sa kasalukuyang antas ng redox na teknolohiya, ang baterya ay mangangailangan ng 500 litro ng electrolyte. Dagdag pa ang lahat ng mga peripheral, siyempre, ang dami nito ay medyo malaki din - isang hawla na kinakailangan upang magbigay ng kapangyarihan ng isang kilowatt, tulad ng isang kahon ng beer.

Ang mga nasabing mga parameter ay hindi angkop para sa mga kotse, na ibinigay na ang lithium-ion na baterya ay nag-iimbak ng apat na beses na mas maraming enerhiya bawat kilo. Gayunpaman, si Jens Noack ay may pag-asa sa mabuti, dahil ang mga pagpapaunlad sa lugar na ito ay nagsisimula pa lamang at ang mga prospect ay may pag-asa. Sa laboratoryo, ang tinaguriang vanadium polysulfide bromide na baterya ay nakakamit ang density ng enerhiya na 70 Wh bawat kilo at maihahambing sa laki sa mga nickel metal hydride baterya na kasalukuyang ginagamit sa Toyota Prius.

Binabawasan nito ang kinakailangang dami ng mga tanke sa kalahati. Salamat sa isang medyo simple at murang sistema ng pagsingil (dalawang pump ang nagbomba ng bagong electrolyte, dalawang sumipsip ng ginamit na electrolyte), maaaring singilin ang system sa sampung minuto upang makapagbigay ng saklaw na 100 km. Kahit na ang mga mabilis na pagsingil ng system tulad ng ginamit sa Tesla Roadster ay tatagal ng anim na beses na mas matagal.

Sa kasong ito, hindi nakakagulat na maraming mga kumpanya ng automotive ang bumaling sa pananaliksik ng Institute, at ang estado ng Baden-Württemberg ay naglaan ng 1,5 milyong euro para sa pag-unlad. Gayunpaman, kakailanganin pa rin ng oras upang maabot ang bahagi ng teknolohiya ng automotive. "Ang ganitong uri ng baterya ay maaaring gumana nang mahusay sa mga nakatigil na sistema ng kuryente, at gumagawa na kami ng mga pang-eksperimentong istasyon para sa Bundeswehr. Gayunpaman, sa larangan ng mga de-kuryenteng sasakyan, ang teknolohiyang ito ay magiging angkop para sa pagpapatupad sa halos sampung taon," sabi ni Noak.

Hindi kinakailangan ang mga kakaibang materyales para sa paggawa ng daloy-sa pamamagitan ng mga bateryang redox. Walang mga mamahaling katalista tulad ng platinum na ginamit sa mga fuel cell o polymers tulad ng mga baterya ng lithium-ion na kinakailangan. Ang mataas na halaga ng mga sistema ng laboratoryo, na umaabot sa 2000 euro bawat kilowatt ng lakas, ay dahil lamang sa ang katunayan na ang mga ito ay one-of-a-kind at ginawa ng kamay.

Samantala, ang mga espesyalista ng institute ay nagpaplano na magtayo ng kanilang sariling wind farm, kung saan ang proseso ng pagsingil, iyon ay, ang pagtatapon ng electrolyte, ay magaganap. Sa daloy ng redox, ang prosesong ito ay mas mahusay kaysa sa pag-electrolyzing ng tubig sa hydrogen at oxygen at paggamit ng mga ito sa mga fuel cell - ang mga instant na baterya ay nagbibigay ng 75 porsiyento ng kuryenteng ginagamit para sa pag-charge.

Maaari nating isipin ang mga istasyon ng pagsingil na, kasama ang maginoo na pagsingil ng mga de-koryenteng sasakyan, nagsisilbing mga buffer laban sa pinakamataas na pagkarga ng power system. Halimbawa ngayon, halimbawa, maraming mga turbine ng hangin sa hilagang Alemanya ang dapat patayin sa kabila ng hangin, dahil sa kung paano ay labis na karga ang grid.

Hinggil sa seguridad, walang panganib dito. "Kapag naghalo ka ng dalawang electrolytes, mayroong isang kemikal na maikling circuit na nagbibigay ng init at ang temperatura ay tumataas sa 80 degrees, ngunit wala nang iba pang nangyayari. Siyempre, ang mga likido lamang ay hindi ligtas, ngunit gayon din ang gasolina at diesel. Sa kabila ng potensyal ng daloy-sa pamamagitan ng mga redox na baterya, ang mga mananaliksik sa Fraunhofer Institute ay mahirap ding magtrabaho sa pagbuo ng teknolohiyang lithium-ion ...

teksto: Alexander Bloch

Baterya ng daloy ng redox

Ang isang redox flow na baterya ay talagang isang krus sa pagitan ng isang maginoo na baterya at isang fuel cell. Dumadaloy ang kuryente dahil sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang electrolyte - ang isa ay konektado sa positibong poste ng cell at ang isa sa negatibo. Sa kasong ito, ang isa ay nagbibigay ng positibong sisingilin na mga ion (oksihenasyon), at ang isa ay tumatanggap ng mga ito (pagbawas), kaya ang pangalan ng aparato. Kapag naabot ang isang tiyak na antas ng saturation, ang reaksyon ay hihinto at ang pagsingil ay binubuo sa pagpapalit ng mga electrolyte ng mga bago. Ibinabalik ang mga manggagawa gamit ang reverse process.