Nová čínska batéria je 80-krát lacnejšia ako lítiové alternatívy

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Prietoková batéria zvládne 6000 cyklov bez akejkoľvek straty kapacity.

• Využíva inovatívny anolyt s komplexom železa pre maximálnu stabilitu.

• Výrobné náklady materiálov sú 80-krát nižšie v porovnaní s lítiom.

Výskumníci z Čínskej akadémie vied vyvinuli elektrolyt pre celoželeznú prietokovú batériu, ktorá vydrží viac ako 6000 cyklov nabitia a vybitia bez degradácie kapacity. Materiálové náklady na toto riešenie sú 80-krát nižšie ako v prípade lítiových alternatív. Detailné výsledky tejto štúdie boli publikované v odbornom časopise Advanced Energy Materials.

Alkalická celoželezná prietoková batéria využíva komplexy železa v oboch polčlánkoch, čo predstavuje cestu k ukladaniu energie vo veľkom meradle s dlhým časom vybíjania. Výskumný tím navrhol anolyt komplexu železa s veľkým priestorovým stérickým bránením a záporne nabitou ochrannou vrstvou.  

Proces návrhu anolytu začal s 12 organickými ligandmi ako stavebnými blokmi, po ktorých nasledovalo skonštruovanie 11 rôznych komplexov železa s presne prispôsobenou štruktúrou. Po viacerých kolách skríningu batéria využívajúca špecifický anolyt preukázala rekordnú stabilitu počas 6000 cyklov pri prúdovej hustote 800 A/m².

Nové zloženie elektrolytu potláča nežiaduce vedľajšie reakcie generujúce plynný vodík na zápornej elektróde, ktoré trápili systémy na báze železa. Komerčné využitie tejto technológie môže zmeniť trh s ukladaním energie na úrovni rozvodnej siete.

Cena uhličitanu lítneho, ktorý je základom pre väčšinu lítium-iónových batérií, kolísala za posledných päť rokov medzi 7000 a 80 000 americkými dolármi za 1000 kg. Síran železnatý, ktorý tvorí primárny prekurzor pre železné prietokové elektrolyty, je bežný priemyselný vedľajší produkt dostupný za zlomok tejto sumy.

V súčasnosti trhu dominujú vanádové redoxné prietokové batérie, pričom v prevádzke sú inštalácie s kapacitou presahujúcou 100 MWh. Vanádový elektrolyt je však nákladný a podlieha prísnym obmedzeniam v dodávateľskom reťazci. Lítium-železo-fosfátové batérie dnes poskytujú 3000 až 6000 cyklov pri 80 % úrovni vybitia.

Uvedený 80-násobný cenový rozdiel sa týka nákladov na suroviny na jednotku uloženej energie, nie nákladov na nainštalovaný systém. Systémové náklady zahŕňajú aj membrány, čerpadlá a výkonovú elektroniku, ktoré pri prietokových systémoch znižujú materiálovú výhodu. Ak by nové zloženie eliminovalo potrebu drahých iónomeničových membrán, celková cenová výhoda pri inštalácii by sa zachovala.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Nová chémia elektrolytov rieši historické problémy železných batérií a sľubuje zlacnenie veľkokapacitného ukladania obnoviteľnej energie.

Zdroj: cleantechnica.com foto: ChatGPT