Revolučná technológia prietokových batérií môže bezpečne uskladniť energiu pre celé mestá
Jednou z najväčších prekážok prechodu na stopercentne obnoviteľnú energiu je jej nestálosť. Slnko nesvieti v noci a vietor nie vždy fúka, čo vytvára kritickú potrebu bezpečných, lacných a masívnych systémov na skladovanie energie, ktoré by dokázali napájať celé mestá, keď prírodné zdroje nie sú k dispozícii.
Súčasné lítium-iónové batérie, hoci sú účinné, narážajú na limity v podobe vysokých nákladov a bezpečnostných rizík, vrátane nebezpečenstva požiaru, čo ich robí menej ideálnymi pre skladovanie energie v takom obrovskom meradle. V tieni týchto technológií však dlho driemal prehliadaný kandidát: prietoková redoxná batéria na báze železa a chrómu.
Tieto batérie fungujú na úplne inom princípe. Namiesto pevných elektród využívajú veľké nádrže s tekutými elektrolytmi – kladným katolytom a záporným anolytom. Tieto kvapaliny sú čerpané cez elektrochemický článok, kde sa chemická energia premieňa na elektrickú.
Ich výhody sú obrovské: sú prakticky „nehorľavé“, pretože ich kľúčovou zložkou je voda, a využívajú lacné a bežne dostupné materiály ako železo a chróm. Napriek tomu mali jednu fatálnu chybu, ktorá bránila ich komerčnému využitiu: záhadnú a rýchlu stratu kapacity, ktorá ich robila nespoľahlivými.
Teraz však medzinárodný tím vedcov z popredných inštitúcií v Južnej Kórei a na Texaskej univerzite v Austine túto záhadu konečne vyriešil. Ich objav je príbehom chemickej detektívky, ktorá oživila sľubnú, no takmer zabudnutú technológiu. Tím zistil, že vinníkom bola nenápadná vedľajšia reakcia.
Zlúčenina hexakyanochromát, ktorá sa pridávala na zlepšenie rýchlosti nabíjania, bola nestabilná. Počas nabíjacích a vybíjacích cyklov sa jej kyanidové ióny postupne nahrádzali hydroxidovými iónmi z vody. Tento proces, ako uviedli vedci, „destabilizoval štruktúru elektrolytu, čo viedlo k rýchlej strate kapacity“. Keď bol vinník odhalený, riešenie bolo prekvapivo elegantné.
Tím zistil, že starostlivým vyvážením pomeru kyanidových a hydroxidových iónov v elektrolyte dokázali túto nestabilitu úplne odstrániť. Po vyriešení problému so stabilitou batéria úspešne prešla testovaním na 250 cyklov a iné tímy už pracujú na verziách, ktoré s vysokou účinnosťou prekročili 850 cyklov, čo dokazuje jej novonadobudnutú životnosť.
Teraz sa môže naplno prejaviť najväčšia „superschopnosť“ prietokových batérií: schopnosť oddeliť výkon od kapacity. Rýchlosť nabíjania a vybíjania (výkon) závisí od veľkosti elektrochemického článku, zatiaľ čo celková uskladnená energia závisí len od veľkosti nádrží s elektrolytom.
Táto architektonická flexibilita je pre energetické siete kľúčová. Umožňuje postaviť relatívne malý a lacný reaktor pre potrebný výkon a pripojiť ho k obrovským, lacným nádržiam, ktoré dokážu uskladniť energiu na celé dni alebo dokonca týždne. To je niečo, čo je s lítium-iónovými batériami ekonomicky a prakticky veľmi náročné.
Táto bezpečná, lacná a teraz už aj stabilná batéria na báze vody už nie je neúspešným experimentom. Stáva sa z nej hlavný kandidát na to, aby sa stala chrbtovou kosťou stopercentne obnoviteľnej energetickej siete, ktorá bezpečne uskladní energiu zo slnka a vetra na čas, keď ju budeme najviac potrebovať.
Zdroj: thecooldown.com.
Zdroj Foto: depositphotos.com.
