We weten allemaal heel goed dat de grootschalige opslag van elektriciteit wortel heeft geschoten op de energiemarkt. Daarom hebben wetenschappers, volgens de laatste rapporten, nu een nieuwe batterij op waterbasis ontwikkeld die grootschalige energieopslag biedt.
laten zien
Deze nieuwe batterij op waterbasis biedt grootschalige energieopslag
Het nieuwe energie-epos is traag door het gebrek aan opslagreacties. Batterijen hebben de snelheid van de technologische evolutie niet bijgehouden en er wordt steeds meer onderzoek gedaan op dit gebied.
Uit Stanford komt het nieuws van een nieuwe batterij water om schone energie op te slaan. Een oplaadbare waterstof-mangaanbatterij is ontworpen voor netwerkopslag: hij heeft een hoge capaciteit, een lange levensduur en belooft lage kosten.
Grootschalige opslag van elektriciteit heeft wortel geschoten in de energiemarkt. Tegenwoordig bieden opslagapparaten zoals lithium-ion-, loodzuur-, redox- en vloeibaar-metaalbatterijen een toekomst voor de industrie door toenemende investeringen. Aan de andere kant voldoen al deze opties, in een of andere vorm, nog lang niet aan de opslagbehoeften van het netwerk.
De ideale structuur zal veel energie moeten verzamelen in een klein volume en de kosten zullen minder dan $ 100 per kWh moeten zijn om op grote schaal duurzaam te zijn.
Het moet ook een lange levensduur hebben, zoals uitgelegd door Yi Cui, een professor in materiaalwetenschappen en techniek aan de Stanford University.
“Het is nodig dat ze meer dan 10.000 belastingcycli werken en dat kan 25 jaar duren.”
Alle bovenstaande opties hebben echter niet ten minste één van deze vereisten. Lithium-iontechnologie heeft bijvoorbeeld een hoge energiedichtheid (meer dan 200 Wh/kg) maar is nog steeds erg duur.
Hetzelfde geldt voor redox-batterijen, dit zijn zeer omslachtige systemen. Loodapparaten zijn daarentegen goedkoop, maar ze gaan slechts 500 cycli mee en hun energiedichtheid is laag, een defect dat ook wordt aangetroffen in nieuwe “vloeibare” oplossingen.
Nieuwe batterijen op waterbasis
Een alternatief voor de klassieke benaderingen is de nieuwe waterstof-mangaanbatterij of, zoals wetenschappers het noemden, de batterij op waterbasis. Het is gemaakt door een groep chemici onder leiding van Cui zelf.
Het prototype bestaat uit een koolstofvezelkathode die in een stalen cilinder is geplaatst en rond een kleine koolstofanode is gewikkeld die is geladen met platina. De ruimte tussen de twee elektroden is gevuld met een waterige oplossing die mangaansulfaat bevat, een goedkoop industrieel zout.
Hoe werkt de “waterbatterij”?
Tijdens het opladen gaan de mangaanionen van de oplossing naar de kathode, waar ze zich met zuurstof combineren tot vast mangaandioxide. Tegelijkertijd katalyseert het platina in de anode de waterstofproductiereactie van het water.
Tijdens de ontlading wordt het proces omgekeerd: de mangaanionen lossen op in de elektrolyt, de waterstof wordt geoxideerd tot water en de elektronen reizen door het externe circuit.
“Wat we deden was gewoon een speciaal zout aan het water toevoegen, een elektrode in die oplossing dompelen en een omkeerbare chemische reactie creëren die elektronen opslaat in de vorm van waterstof”, legt professor Yi Cui uit.
De nieuwe wateraccu heeft een ontlaadspanning van ~ 1,3 V en een levensduur van meer dan 10.000 cycli zonder degradatie. Het heeft ook een gravimetrische energiedichtheid van ongeveer 139 Wh/kg en een volumetrische dichtheid van 210 Wh/l.
Uiteraard bevinden de werkzaamheden zich nog in een pril stadium. Het team gebruikte platina als katalysator, waarvan de kosten op grote schaal onbetaalbaar zouden zijn. Om deze reden zal de volgende stap zijn om goedkopere katalysatoren te proberen – de groep heeft er al een paar geïdentificeerd – om de totale kosten te verlagen tot minder dan $ 100 per kWh.
Dus, wat vind je hiervan? Deel eenvoudig al uw mening en gedachten in het commentaargedeelte hieronder.