IFLSCIENCE LIMITED
Avtor: Stephen Luntz
2018_267_7
V tekmo za shranjevanje električne energije iz nestalnih virov, kot so sončna in vetrna energija, vstopa nov tekmec. Biti nov pa pomeni, da so zračni dihalni vodni akumulatorji za pretakanje žvepla začeli to igro veliko kasneje, daleč za že dobro razvitimi načini, kot so črpane hidro in litij-ionske baterije, vendar imajo teoretično tako velik potencial, da visoko presežejo vse, kar je na tem področju trenutno na voljo.
Cena pridobivanja električne energije iz energij sonca in vetra je tako dramatično padla, da so pogosto cenejša od fosilnih goriv ali pa se bo to zgodilo prav kmalu. Glavna ovira pri uvajanju čiste energije je iskanje cenovno dostopnih načinov za shranjevanje tiste energije, ki jo proizvedemo v sončnih ali vetrovnih razmerah.
Čeprav imamo obilico možnosti za shranjevanje električne energije, je večina teh zelo dragih, dve izmed njih, ki izstopata kot poceni možnosti (črpanje tekočin in stisnjen zrak) pa sta žal primerni samo za določene lokacije. Ekipa, ki jo vodi profesor Yet-Ming Chiang iz Massachusetts Institute of Technology (MIT), se je odločila vrniti raziskave na sam začetek.
Čeprav je večina stroškov v zvezi z baterijami prav v njihovi proizvodnji (in ti se zmanjšujejo, saj masovna proizvodnja zagotavlja ekonomičnost proizvodnje), še vedno obstajajo temeljne omejitve, pred katerimi obstoječe tehnologije akumulatorjev ne morejo uiti, to so stroški surovin. Na njihovo presenečenje je Chiangova ekipa ugotovila, da se nove tehnologije izdelave akumulatorjev že 40 let sklicujejo na dražje surovine, kot smo jih imeli prej. To se je med raziskovalci odražalo kot nek trend, da so pri razvoju novih baterij dajali prednost gostoti energije (izdelavo baterij, ki so primerne za prenosne aplikacije, kot so prenosni računalniki in telefoni) pred njihovo ceno.
Kot odziv na izziv nekdanjega ameriškega sekretarja za energetiko Stevena Chu-a, ki je v 5 letih za petkrat zmanjšal stroške za baterije, je Chiang poiskal najcenejše materiale, iz katerih je mogoče izdelati baterije. Uspeh skupine je bil objavljen v Jouleju.
Baterije potrebujejo pozitivne in negativne elektrode ter elektrolit, v katerega so potopljene. Medtem, ko imajo nekatere obstoječe možnosti poceni vsaj eno ali dve od teh komponent, obstajajo tudi zelo redke, pri katerih so poceni vse tri komponente, vendar v zvezi z njimi nastopajo tudi čisto specifične težave. Žveplo je več kot 10-krat cenejše na enoto energije kot kateri koli drugi alternativni material, iz katerega se lahko izdela katodo, zato se je Chiang odločil začeti tam in iskati združljivo čim cenejšo anodo. Poskus uporabe kalijevega permanganata sicer ni uspel, vendar je pripeljal do naključnega odkritja, da je z žveplovimi katodami in pravim elektrolitom mogoče nemoteno izvesti zračno katodo.
Natrij v vodni raztopini se je izkazal za učinkovitega nosilca hranjenja električne energije in čeprav ne ponuja tako velike gostote shranjevanja energije kot nekatere druge možnosti, v vsakem primeru velja dejstvo, da je poceni.
Skupni stroški žvepla, soli, vode in zraka znašajo približno 1 $ na kilovatno uro (kWh) skladiščenja, v primerjavi s 100 $ za kWh za litij-ionske baterije. Nekatere (prav tako) poceni baterije imajo tako nizko gostoto shranjene energije, da so, milo rečeno, nepraktične, Chiangov izdelek pa lahko hrani 30 do 145 vatnih ur na liter. To sicer ni dovolj za uporabo v električnih vozilih, vendar je idealna rešitev za poceni in enostavno skladiščenje električne energije v »razsutem stanju«.
Povzeto po
