نعلم جميعًا جيدًا أن تخزين الكهرباء على نطاق واسع قد ترسخ في سوق الطاقة. وبالتالي ، وفقًا لآخر التقارير ، طور العلماء بطارية جديدة قائمة على الماء توفر تخزينًا للطاقة على نطاق واسع.
توفر هذه البطارية الجديدة القائمة على الماء تخزينًا كبيرًا للطاقة
ملحمة الطاقة الجديدة تسير بخطى بطيئة بسبب قلة استجابات التخزين. لم تواكب البطاريات سرعة التطور التكنولوجي وهناك المزيد والمزيد من الأبحاث في هذا المجال.
تأتي الأخبار من ستانفورد عن بطارية جديدة من المياه لتخزين الطاقة النظيفة. تم تصميم بطارية الهيدروجين والمنغنيز القابلة لإعادة الشحن للتخزين الشبكي: فهي تتمتع بقدرة عالية وعمر طويل وتعد بتكاليف منخفضة.
ترسخ تخزين الكهرباء على نطاق واسع في سوق الطاقة. اليوم ، توفر أجهزة التخزين مثل بطاريات الليثيوم أيون وحمض الرصاص والاختزال والبطاريات المعدنية السائلة مستقبلًا للصناعة من خلال زيادة الاستثمارات. من ناحية أخرى ، لا تزال كل هذه الخيارات ، بشكل أو بآخر ، بعيدة كل البعد عن تلبية احتياجات التخزين للشبكة.
سيتعين على الهيكل المثالي تجميع قدر كبير من الطاقة في حجم صغير ، ويجب أن تكون تكلفته أقل من 100 دولار لكل كيلوواط ساعة حتى يكون مستدامًا على نطاق واسع.
يجب أن يكون لها أيضًا عمر طويل ، كما أوضح يي كوي ، أستاذ علوم وهندسة المواد في جامعة ستانفورد.
“من الضروري أن يعملوا أكثر من 10000 دورة تحميل ويمكن أن يستمر ذلك 25 عامًا.”
ومع ذلك ، لا تحتوي جميع الخيارات المذكورة أعلاه على واحد على الأقل من هذه المتطلبات. على سبيل المثال ، تتمتع تقنية أيونات الليثيوم بكثافة طاقة عالية (أكثر من 200 واط / كجم) ولكنها لا تزال باهظة الثمن.
الأمر نفسه ينطبق على بطاريات الأكسدة والاختزال ، وهي أنظمة مرهقة للغاية. من ناحية أخرى ، تعتبر أجهزة الرصاص غير مكلفة ، لكنها لا تدوم سوى 500 دورة وكثافة طاقتها منخفضة ، وهو عيب موجود أيضًا في المحاليل “السائلة” الجديدة.
بطاريات مائية جديدة
بديل عن الأساليب الكلاسيكية هو بطارية الهيدروجين والمنغنيز الجديدة ، أو كما أطلق عليها العلماء ، البطارية القائمة على الماء. تم إنشاؤه من قبل مجموعة من الكيميائيين بقيادة تسوي نفسه.
يتكون النموذج الأولي من كاثود من ألياف الكربون يتم إدخاله في أسطوانة فولاذية وملفوف حول أنود كربون صغير محمل بالبلاتين. يتم ملء الفراغ بين القطبين بمحلول مائي يحتوي على كبريتات المنغنيز ، وهو ملح صناعي غير مكلف.
كيف تعمل “بطارية الماء”؟
أثناء الشحن ، تنتقل أيونات المنغنيز من المحلول إلى القطب السالب ، حيث تتحد مع الأكسجين لتصبح ثاني أكسيد المنغنيز الصلب. في الوقت نفسه ، يحفز البلاتين الموجود في الأنود تفاعل إنتاج الهيدروجين في الماء.
تنعكس العملية أثناء التفريغ: تذوب أيونات المنغنيز في الإلكتروليت ، ويتأكسد الهيدروجين لتكوين الماء وتنتقل الإلكترونات عبر الدائرة الخارجية.
أوضح البروفيسور يي كوي: “ما فعلناه هو ببساطة إضافة ملح خاص إلى الماء ، وغمس قطب كهربائي في هذا المحلول وإنشاء تفاعل كيميائي قابل للعكس يخزن الإلكترونات في شكل هيدروجين”.
بطارية الماء الجديدة لها جهد تفريغ ~ 1.3 فولت وعمر أكثر من 10000 دورة دون تدهور. كما أن لديها كثافة طاقة جاذبية تبلغ حوالي 139 واط / كجم وكثافة حجمية تبلغ 210 واط / لتر.
بالطبع ، لا يزال العمل في مرحلة مبكرة. استخدم الفريق البلاتين كمحفز ، تكلفته ستكون باهظة على نطاق واسع. لهذا السبب ، ستكون الخطوة التالية هي تجربة محفزات أرخص – حددت المجموعة بالفعل عددًا قليلاً – لتقليل التكلفة الإجمالية إلى أقل من 100 دولار لكل كيلوواط ساعة.
حسنا، ماذا تعتقد بشأن هذا؟ ما عليك سوى مشاركة جميع آرائك وأفكارك في قسم التعليقات أدناه.
