Στόχος είναι η αποθήκευση ενέργειας χαμηλού κόστους και μακράς διαρκείας (cleantechnica)
Ο στόχος της απόρριψης των ορυκτών από την παραγωγή ενέργειας είναι λίγο ταλαντευμένος, καθώς αυξάνονται οι ανησυχίες σχετικά με τις νέες απαιτήσεις από την αυξανόμενη βιομηχανία των κέντρων δεδομένων μεταξύ άλλων.
Ο κρίκος που λείπει, είναι ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας χαμηλού κόστους, μακράς διαρκείας και με δυνατότητα να κρατά τα καθαρά κιλοβάτ να ρέουν ανεξάρτητα από το τι κάνουν ο ήλιος και ο άνεμος οποιαδήποτε ημέρα.
Οι μπαταρίες ροής πληρούν (μάλλον) τα προαναφερόμενα όπως υποστηρίζει η εξειδικευμένη σε ενεργειακά θέματα ιστοσελίδα, cleantechnica.com.
Ορισμένα συστήματα μπαταριών ροής κυκλοφορούν ήδη στην αγορά, αλλά η πραγματική μαγεία της απανθρακοποίησης θα συμβεί όταν το κόστος μειωθεί και οι μπαταρίες ροής περάσουν τη γέφυρα προς ευρεία υιοθέτηση.
Οι μπαταρίες ροής χρειάζονται καλύτερες μεμβράνες
Ένα μεγάλο πλεονέκτημα των μπαταριών ροής έναντι των αντίστοιχων ιόντων λιθίου είναι η επεκτασιμότητα.
Το υλικό αποτελείται κυρίως από δύο δεξαμενές που αποθηκεύουν ισάριθμους τύπους εξειδικευμένων υγρών, μαζί με μερικές αντλίες και σωληνώσεις.
Επί του παρόντος, το μεταβατικό μέταλλο (βανάδιο) είναι το λειτουργικό συστατικό επιλογής και για τις δύο δεξαμενές.
Οι δεξαμενές μπορούν να αυξηθούν ή να μειωθούν ανάλογα με την ανάγκη.
Εκτός από τις δεξαμενές, το κλειδί για μια μπαταρία ροής είναι μια μεμβράνη που αποτρέπει τις ανεπιθύμητες μεταφορές μεταξύ των δύο υγρών.
Το πρόβλημα είναι ότι το κόστος της μεμβράνης είναι επίσης ένας βασικός παράγοντας που διατηρεί το αντίστοιχο των μπαταριών ροής υψηλότερο από ό,τι θα μπορούσε να είναι.
Σύμφωνα με ορισμένες εκτιμήσεις, η μεμβράνη σε μια συμβατική μπαταρία ροής μπορεί να αντιπροσωπεύει έως και το 40% του συνολικού κόστους του εξοπλισμού.
Μεμβράνη sPEEK για μπαταρίες χαμηλού κόστους
Είναι δύσκολο να κατασκευαστεί μια νέα μεμβράνη που κοστίζει σημαντικά λιγότερο από την τρέχουσα καλλιέργεια, επειδή ο κατάλογος των απαιτήσεων είναι μακρύς.
Η αναζήτηση μιας καλύτερης μεμβράνης περιπλέκεται από μια ταυτόχρονη προσπάθεια που στοχεύει στη μείωση (αν όχι στην εξάλειψη) των τοξικών ουσιών που χρησιμοποιούνται στις συμβατικές μπαταρίες ροής βαναδίου. Αυτό απαιτεί την ανάπτυξη νέων υγρών διαλυμάτων, και εκεί έρχεται η νέα έρευνα.
Μια πολυϊδρυματική ομάδα με έδρα το Imperial College του Λονδίνου και το Ινστιτούτο Χημικής Φυσικής Dalian στην Κίνα έχει αναπτύξει μια νέα μεμβράνη για μπαταρίες ροής που αναπτύσσουν εναλλακτικούς ηλεκτρολύτες, όπως υδατικούς οργανικούς ή ψευδάργυρους-σιδήρου τύπους.
Αυτοί έχουν τη δυνατότητα να συνδυάζουν χαμηλή τοξικότητα με υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και μακρύ κύκλο ζωής.
Η ομάδα Imperial College/DICP επικεντρώνει τις προσπάθειές της σε μια κατηγορία μεμβρανών που ονομάζονται Speek. Περιγράφεται ως «χαμηλού κόστους και επεκτάσιμες εναλλακτικές λύσεις με καλύτερα περιβαλλοντικά προφίλ» από τις συμβατικές μεμβράνες.
Οι μεμβράνες sPEEK είναι επίσης πολύ καλές στη μεταφορά των απαραίτητων ιόντων από το ένα υγρό στο άλλο και μπορούν να κατασκευαστούν με σχετικά φθηνά συστήματα κατασκευής roll-to-roll.
Επίλυση του προβλήματος των SPEEK
Οι μεμβράνες sPEEK έχουν κάποιες ελλείψεις.
Πρώτον, δεν είναι τόσο καλές στο να διατηρούν τα ιόντα στη σωστή τους θέση.
Για να κατασκευάσουν νέες, πιο αποτελεσματικές μεμβράνες sPEEK, οι ερευνητές εκμεταλλεύτηκαν ένα νέο υλικό με πόρους μικροσκοπικού μεγέθους.
«Αυτές οι νέες μεμβράνες διαθέτουν εξαιρετικά διασυνδεδεμένα κανάλια νερού που επιτρέπουν γρήγορη και επιλεκτική μεταφορά τόσο κατιόντων όσο και ιόντων υδροξειδίου, επιτρέποντας υψηλή απόδοση και μειωμένη απώλεια ενέργειας κατά τη λειτουργία της μπαταρίας», πρόσθεσε το Imperial College σε δελτίο Τύπου την περασμένη εβδομάδα.
Επόμενα βήματα για τη μπαταρία του μέλλοντος
Η ομάδα έχει δοκιμάσει με επιτυχία τη νέα της μεμβράνη σε διαφορετικά είδη ηλεκτρολυτών, συμπεριλαμβανομένων μπαταριών υδατικής οργανικής οξειδοαναγωγής ροής και αλκαλικών μπαταριών ροής ψευδαργύρου-σιδήρου.
«Η μπαταρία μπορεί να φορτιστεί σε υψηλές πυκνότητες ρεύματος έως και 500 mA/cm² με υψηλή ενεργειακή απόδοση, υπερέχοντας τις περισσότερες μεμβράνες που αναφέρονται στη βιβλιογραφία. Αυτή η ικανότητα ενισχύει σημαντικά την πρακτικότητα και την επεκτασιμότητα των συστημάτων μπαταριών οξειδοαναγωγικής ροής για εφαρμογές πραγματικού κόσμου», ανέφερε το Imperial College.
Τα επόμενα βήματα περιλαμβάνουν πρόσθετες τροποποιήσεις απόδοσης και διερεύνηση τρόπων για την κλιμάκωση της παραγωγής, την ανάπτυξη της τεχνολογίας κατασκευής μεμβράνης roll-to-roll που επιδείχθηκε από ερευνητές στο DICP.
Τα μελλοντικά σχέδια περιλαμβάνουν επίσης την κατασκευή παρόμοιας μονάδας παραγωγής στο Ηνωμένο Βασίλειο.
www.worldenergynews.gr
