Sähköä matala-asteisesta hukkalämmöstä

Termisesti regeneratiiviset ammoniakkiakut voivat tuottaa sähköä tarpeen mukaan heikkolaatuisesta hukkalämmöstä. Penn Staten tutkijoiden johtaman ryhmän mukaan uusi prosessi näiden akkujen luomiseksi parantaa niiden vakautta ja kohtuuhintaisuutta ja voi auttaa ratkaisemaan kasvavaa jakeluverkkojen laajuisia energian varastointiongelmia.

"Voimme käyttää ammoniakkia energian kantajana hukkalämmön valjastamiseen ja joidenkin akkukemioiden lataamiseen", kertoo apulaisprofessori Derek Hall. "Mutta aikaisemmissa akkukemioissa käytettiin metallisia sinkki- tai kuparielektrodeja, joilla oli suuria vaikeuksia elektrodien stabiilisuuden kannalta.

Nyt tutkijat korvasivat nämä laskeumapohjaiset reaktiot uudella kuparikompleksikemialla ratkaistaksemme monia aiempien tutkijoiden suuria ongelmia."

Matala-asteinen hukkalämpö on merkittävä käyttämättömän energian lähde Yhdysvalloissa ja ympäri maailmaa. Joissakin tapauksissa fossiilisista polttoaineista saadusta energiaksi jopa 50 % menee hukkaan.

On olemassa tekniikoita, jotka voivat muuttaa tämän huonolaatuisen hukkalämmön energiaksi, mukaan lukien lämpö-elektrokemialliset kennot (TEC), lämpöregeneratiiviset sähkökemialliset syklit (TREC) ja termisesti regeneratiiviset ammoniakkiakut (TRAB); mutta on edelleen rajoituksia, jotka estävät näiden akkukokoonpanojen laajemman käytön.

Kaikista näistä teknologioista TRAB:illa on suurin tehotiheys ja energiatehokkuus, jotka ovat kilpailukykyisiä muiden kanssa, mutta ne ovat tukeutuneet joko kustannusrajoitteisiin jalometalleihin, kuten hopeaan tai käyttäneet metallielektrodeja, jotka hajoavat nopeasti.

Penn Staten tutkijat testasivat täysin vesipitoisia kuparikomplekseja TRAB:issa. Täysvesipitoisissa kuparikomplekseissa kaikki sähköaktiiviset lajit - reagenssit ja tuotteet - sisältyvät vesipitoisiin elektrolyytteihin.

Aiempien lämpöregeneratiivisten akkujen elektrodit oli rakennettava sähköaktiivisista materiaaleista. Mutta täysin vesipitoisia kuparireaktioita ei ole koskaan käytetty termisesti regeneratiivisessa ammoniakkiakussa, joten Hall sanoo, että ensimmäinen askel oli nähdä, toimiiko tämä kemia.

"Kuparin hankinta ja valmistus on paljon helpompaa verrattuna muihin akuissa käytettyihin harvinaisiin alkuaineisiin ja kriittisiin mineraaleihin", Hall sanoo. "Akkumme vesipitoisuuden ansiosta voimme erottaa tämän järjestelmän energian ja tehokapasiteetin (toisistaan), mikä on edullista."

TRAB:t toimivat samalla tavalla kuin muut hybridi- ja tavanomaiset virtausakut, Hall selittää. Akkuelektrolyytit ovat varastosäiliöissä, jotka pumpataan sähkökemialliseen reaktoriin sähkön tuottamiseksi tai varastoimiseksi. Reaktorin koko korreloi suoraan tehokapasiteettiin ja säiliön koko korreloi energiakapasiteettiin.

Useimmat TRAB:t ovat hybridivirtausakkukonsepteja, eli ne toimivat redox-reaktioilla, jotka keräävät ja kuluttavat metalleja elektrodeille. Toisin kuin muut virtausakut, TRAB-akut voidaan kuitenkin ladata uudelleen käyttämällä matalalaatuista hukkalämpöä ammoniakin erotusprosessin kautta.

Aiheesta aiemmin:

Kausiluontoisen energian varastointia

Jakeluverkon sähkövarasto viidenneksen hinnalla