Kaynak: Engineering.columbia.edu
Rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynakları gezegenimizi sürdürmek için kritiktir, ancak büyük bir zorlukla gelirler: Gerektiğinde her zaman güç üretmezler. Bunlardan en iyi şekilde yararlanmak için, ürettikleri enerjiyi depolamak için verimli ve uygun fiyatlı yollara ihtiyacımız var, bu yüzden rüzgar esmediğinde veya güneş parlamasa bile gücümüz var.
Columbia Mühendislik Materyalleri Bilim Adamları, yenilenebilir enerjiyi depolama şeklimizi dönüştürmek için yeni piller geliştirmeye odaklanmıştır. Doğa iletişimi tarafından 5 Eylül'de yayınlanan yeni bir çalışmada, ekip uzun süreli enerji depolama için düşük, yüksek enerjili bir çözüm yaratmak için kükürt ({3}} potasyum (K) ve sodyum (NA) ile birlikte ucuz, kolayca bulunan unsurları birleştiren K-NA\/S pilleri kullandı.
Columbia Mühendislik Uygulamalı Fizik ve Matematik Bölümünde Malzeme Bilimi ve Mühendislik Doçenti Doçenti Ekibin Lideri Yuan Yang, "Bu pillerin çalışabileceği süreyi uzatabilmemiz ve bunları kolay ve ucuz bir şekilde üretebileceğimiz önemlidir." Dedi. "Yenilenebilir enerjiyi daha güvenilir hale getirmek, enerji ızgaralarımızı dengelemeye, fosil yakıtlara bağımlılığımızı azaltmaya ve hepimiz için daha sürdürülebilir bir enerji geleceğini desteklemeye yardımcı olacaktır."
Yeni elektrolit, K-Na\/s pillerin enerjiyi daha verimli bir şekilde depolamasına ve serbest bırakmasına yardımcı olur
There are two major challenges with K-Na/S batteries: they have a low capacity because the formation of inactive solid K2S2 and K2S blocks the diffusion process and their operation requires very high temperatures (>250 oc) karmaşık termal yönetime ihtiyaç duyan, böylece sürecin maliyetini artırır. Önceki çalışmalar katı çökeltiler ve düşük kapasite ile mücadele etti ve bu tür pilleri iyileştirmek için yeni bir teknik için arama devam etti.
Yang'ın grubu, pil deposuna ve enerjiyi serbest bırakmak için yeni bir elektrolit, asetamid ve ε-caprolaktam çözücü geliştirdi. Bu elektrolit, K2S2 ve K2S'yi çözebilir, bu da ara sıcaklık K\/S pillerinin enerji yoğunluğunu ve güç yoğunluğunu arttırabilir. Buna ek olarak, pilin önceki tasarımlardan çok daha düşük bir sıcaklıkta (yaklaşık 75 derece) çalışmasını sağlarken, yine de mümkün olan maksimum enerji depolama kapasitesine ulaşır.
Çalışmanın ilk yazar Zhenghao Yang, "Yaklaşımımız neredeyse teorik deşarj kapasiteleri ve genişletilmiş döngü ömrü elde ediyor. Bu, Yang'lı bir doktora öğrencisi olan ilk yazar Zhenghao Yang, ara sıcaklık K\/s piller alanında çok heyecan verici." Dedi.
Sürdürülebilir bir enerjiye giden yolGelecek
Yang'ın grubu, çığır açan teknolojiyi keşfetmek ve ticarileştirmeyi hızlandırmak için çok ölçekli bir yaklaşım benimseyen Columbia Elektrokimyasal Enerji Merkezi'ne (CEEC) bağlıdır. CEEC, elektrokimyasal enerjiyi elektrokimyasal enerjiyi elektronlardan cihazlara ve sistemlere kadar eğiten fakülte ve araştırmacılara katılır. Endüstri ortaklıkları, elektrokimyasal enerji depolama ve dönüşümünde atılımların gerçekleştirilmesini sağlar.
Ölçeklendirmeyi planlamak
Takım şu anda küçük, madeni para boyutunda pillere odaklanırken, amaçları sonunda bu teknolojiyi büyük miktarda enerji depolamak için ölçeklendirmektir. Başarılı olurlarsa, bu yeni piller, düşük güneş veya rüzgar zamanlarında bile yenilenebilir kaynaklardan istikrarlı ve güvenilir bir güç kaynağı sağlayabilir. Ekip şimdi elektrolit bileşimini optimize etmek için çalışıyor.
