Pienempiä ja halvempia virtausakkuja

Nykyiset virtausakkuteknologiat maksavat yli 200 dollaria kilowattitunnilta ja ovat liian kalliita käytännön sovelluksiin, mutta Georgian Techin apulaisprofessori Nian Liun laboratorio on kehittänyt kompaktimman virtausakkukennokokoonpanon, joka pienentää kennon kokoa 75 % ja vähentää vastaavasti virtausakun kokoa ja hintaa.

Virtausakut tarjoavat ratkaisun ja tämä työ voi mullistaa sen, miten kaikki suurista liikerakennuksista asuinkoteihin saa virtaa.

Virtausakkujen perinteinen rakenne, tasokenno, vaatii tilaa vieviä virtauksen jakajia ja tiivisteitä, mikä lisää kokoa ja kustannuksia, mutta heikentää yleistä suorituskykyä. Itse kenno on myös kallis. Koon ja kustannusten pienentämiseksi tutkijat keskittyivät virtauskennon tilavuus/tehotiheyden parantamiseen.

He siirtyivät kemiallisessa erottelussa yleisesti käytettyyn konfiguraatioon - submillimetrin niputettuun mikrotubulaariseen (SBMT) -kalvon, joka on valmistettu kuitunmuotoisesta suodatinkalvosta, joka tunnetaan onttona kuituna. Tällä innovaatiolla on tilaa säästävä rakenne, joka voi lieventää painetta kalvoissa, joiden läpi ionit kulkevat ilman lisätukirakennetta.

"Olimme kiinnostuneita akun erottimen geometrian vaikutuksesta virtausakkujen suorituskykyyn", sanoi ChBE:n professori Ryan Lively. ”Olimme tietoisia onttojen kuitujen erotuskalvoille tuomista eduista ja päätimme toteuttaa samat edut akuissa.”

Tätä konseptia soveltaen tutkijat kehittivät SMBT:n, joka vähentää kalvosta kalvoon välistä etäisyyttä lähes satakertaisesti. Suunnittelussa oleva mikroputkimainen kalvo toimii samalla elektrolyytin jakajana ilman suuria tukimateriaaleja. Niputetut mikroputket luovat lyhyemmän etäisyyden elektrodien ja kalvojen välille, mikä lisää tilavuus/tehotiheyttä.

Uuden akkukokoonpanon vahvistamiseksi tutkijat käyttivät neljää erilaista kemiaa: vanadiinia, sinkkibromidia, kinonibromidia ja sinkkijodidia.

Tutkijat havaitsivat, että sinkkijodidi oli energiatihein vaihtoehto ja

tarjosi monia etuja jopa litiumiin verrattuna: Sillä on vähemmän toimitusketjuongelmia, ja se voidaan myös muuttaa sinkkioksidiksi ja liuottaa happoon, mikä helpottaa kierrätystä.

Tämä sähkökemiallinen ratkaisu juuri tähän virtausakun muotoon osoittautui tehokkaammaksi kuin perinteiset tasomaiset kennot.

Sinkkijodidikemian avulla akku voi toimia yli 220 tuntia tai yli 2 500 sykliä huippuaikojen ulkopuolella. Se voisi myös mahdollisesti alentaa kustannuksia 800 dollarista alle 200 dollariin kilowattitunnilta käyttämällä kierrätettyä elektrolyyttiä.

SBMT-kennoja voitaisiin soveltaa myös erilaisiin energian varastointijärjestelmiin, kuten elektrolyysiin ja polttokennoihin. Teknologiaa voitaisiin jopa vahvistaa edistyneillä materiaaleilla ja erilaisilla kemiallisilla sovelluksilla.

Aiheesta aiemmin:

Jakeluverkon sähkövarasto viidenneksen hinnalla