Flydende metal, højspændingsstrømsbatteri

En ny kombination af materialer udviklet af Stanford-forskere kan hjælpe med at udvikle et genopladeligt batteri, der er i stand til at lagre de store mængder vedvarende energi, der skabes gennem vind- eller solkilder. Med videreudvikling, den nye teknologi kunne levere energi til elnettet hurtigt, omkostningseffektivt og ved normale omgivende temperaturer.

Teknologien - en type batteri kendt som et flow-batteri - har længe været betragtet som en sandsynlig kandidat til lagring af intermitterende vedvarende energi. Imidlertid, indtil nu har den slags væsker, der kunne producere den elektriske strøm, enten været begrænset af den mængde energi, de kunne levere eller har krævet ekstremt høje temperaturer eller brugt meget giftige eller dyre kemikalier.

Stanford assisterende professor i materialevidenskab og teknik William Chueh, sammen med sin ph.d. studerende Antonio Baclig og Jason Rugolo, nu en teknologiprospektør hos Alphabets forskningsdatterselskab X Development, besluttede at prøve natrium og kalium, som, når de blandes, danner et flydende metal ved stuetemperatur, som væske til elektrondonor - eller negativ - side af batteriet. Teoretisk set, dette flydende metal har mindst 10 gange den tilgængelige energi pr. gram som andre kandidater til væsken på den negative side af et flowbatteri.

"Vi har stadig meget arbejde at gøre, " sagde Baclig, "men dette er en ny type strømningsbatteri, der til en overkommelig pris kunne muliggøre meget højere brug af sol- og vindenergi ved hjælp af materialer, der er rigelige af jorden."

Gruppen offentliggjorde deres arbejde i 18. juli-udgaven af Joule .

Adskillelse af sider

For at bruge den flydende metal negative ende af batteriet, gruppen fandt en passende keramisk membran lavet af kalium- og aluminiumoxid til at holde de negative og positive materialer adskilt og samtidig tillade strømmen at flyde.

De to fremskridt tilsammen mere end fordoblede den maksimale spænding for konventionelle strømningsbatterier, og prototypen forblev stabil i tusinder af driftstimer. Denne højere spænding betyder, at batteriet kan lagre mere energi i forhold til dets størrelse, hvilket også nedbringer omkostningerne ved at producere batteriet.

"En ny batteriteknologi har så mange forskellige præstationsmålinger at opfylde:omkostninger, effektivitet, størrelse, livstid, sikkerhed, etc., " sagde Baclig. "Vi tror, ​​at denne slags teknologi har muligheden, med mere arbejde, at møde dem alle, og derfor er vi begejstrede for det."

Forbedringer forude

Holdet af Stanford Ph.D. studerende, som udover Baclig inkluderer Geoff McConohy og Andrey Poletayev, fandt ud af, at den keramiske membran meget selektivt forhindrer natrium i at migrere til den positive side af cellen - kritisk, hvis membranen skal lykkes. Imidlertid, denne type membran er mest effektiv ved temperaturer højere end 200 grader Celsius (392 F). I jagten på et batteri med stuetemperatur, gruppen eksperimenterede med en tyndere membran. Dette øgede enhedens effekt og viste, at raffinering af membranens design er en lovende vej.

De eksperimenterede også med fire forskellige væsker til den positive side af batteriet. De vandbaserede væsker nedbryde hurtigt membranen, men de mener, at en ikke-vandbaseret mulighed vil forbedre batteriets ydeevne.