211service.com
Sieci nanocząsteczkowe obiecują tańsze baterie do przechowywania energii odnawialnej
Ciecze zawierające płynącą sieć nanocząstek mogą sprawić, że produkcja baterii stanie się tańsza, a tym samym obniżyć koszty używania dużych ilości energii słonecznej i wiatrowej.
Konwencjonalne baterie są zbyt drogie, aby przechowywać godziny energii elektrycznej z dużych elektrowni słonecznych lub farm wiatrowych do użytku, gdy słońce nie świeci lub nie wieje wiatr. Jednak połączone w sieć nanocząsteczki mogą umożliwić powstanie tańszego nowego typu baterii zwanej baterią przepływową.
Obecnie całkowita ilość energii wiatrowej i słonecznej jest niewielka, a istniejące elektrownie na paliwa kopalne mogą nadrobić wszelkie braki. Jednak energia odnawialna szybko rośnie, zwłaszcza w miejscach takich jak Kalifornia, a istniejąca infrastruktura może nie wystarczyć, aby je wspierać i utrzymywać włączone światła. Baterie są czystsze niż elektrownie na paliwa kopalne, a także mogą reagować na zmiany słońca i wiatru znacznie szybciej niż elektrownie na paliwa kopalne.
W przypadku konwencjonalnych akumulatorów materiały magazynujące energię oraz sprzęt do doprowadzania i odprowadzania energii elektrycznej są pakowane w jednym pojemniku. W akumulatorach przepływowych materiałami magazynującymi energię są ciecze, które można przechowywać w dużych zbiornikach i pompować do stosunkowo małego urządzenia, które albo pobiera energię, albo ładuje ciecz.
Zwiększenie zdolności magazynowania energii akumulatora przepływowego jest tanie i łatwe — wystarczy zbudować większe zbiorniki. Jednak materiały używane w akumulatorach przepływowych są obecnie stosunkowo drogie, a naukowcy szukają tańszych alternatyw (patrz: Nowy materiał na baterie może pomóc w rozwoju wiatru i słońca oraz Startup EnerVault ponownie myśli o chemii akumulatorów przepływowych).
W przypadku niektórych alternatyw trudno jest włożyć i wyładować materiały; energia elektryczna jest pobierana tylko z tej części materiałów, która ma bezpośredni kontakt z płaską metalową płytą. Sieć nanocząstek tworzy ścieżki dla przepływu energii elektrycznej w cieczy. Dzięki temu można np. uzyskać od pięciu do sześciu razy więcej energii z eksperymentalnego akumulatora przepływowego wykonanego z litu i siarki. Sieć nanocząstek została opracowana w laboratorium Jeszcze-Ming Czang , profesor materiałoznawstwa na MIT.
Nanocząsteczki są od dawna stosowane w konwencjonalnych bateriach ze stałymi elektrodami, ale to, co wyróżnia nowe rozwiązanie, to sieć nanocząsteczek w postaci cieczy, która utrzymuje połączenia elektryczne nawet podczas przepływu cieczy.
Departament Energii USA szacuje, że aby akumulatory były ekonomiczne, muszą kosztować mniej niż 100 USD za kilowatogodzinę i muszą wystarczyć na dekadę lub dłużej. Takie baterie kosztują teraz setki dolarów za kilowatogodzinę. Chiang twierdzi, że dzięki sieciom nanocząsteczkowym możliwe byłoby zbudowanie baterii, które kosztują mniej niż 100 dolarów za kilowatogodzinę, ale naukowcy nie wykazali jeszcze, że można je ładować wystarczająco często, by wystarczyło na dekadę.