Forskere modificerer hybridflow-batterielektroder med nanomaterialer

Forskere i WMG ved University of Warwick, i samarbejde med Imperial College London, har fundet en måde at forbedre hybridflow-batterier og deres kommercielle brug. Den nye tilgang kan lagre elektricitet i disse batterier i meget lang tid til omkring en femtedel af prisen for nuværende teknologier, med minimale placeringsbegrænsninger og nul emissioner.

Forskerne forbedrede tre hybride flowceller ved hjælp af nitrogendoteret grafen (udsat for nitrogenplasma) i en bindemiddelfri elektroforeseteknik (EPD).

Vind- og solenergi er stadig mere populære kilder til vedvarende energi. Desværre, intermitterende problemer forhindrer dem i at forbinde bredt til det nationale net. En potentiel løsning på dette problem involverer implementeringen af ​​langvarig batteriteknologi, såsom redoxflow-batteriet. På trods af dets store løfte er de nuværende omkostninger ved dette system en afgørende afgørende faktor for implementering i den virkelige verden. Et overkommeligt netbatteri burde koste £75/kWh, ifølge det amerikanske energiministerium. Lithium-ion batterier, som fører afgiften for netlager, koste omkring £130/kWh.

Nu har WMG-forskere fundet en måde at forbedre hybridflow-batterier eller regenerative brændselscelle-teknologi (RFC), der kan lagre elektricitet i meget lang tid i omkring en femtedel af omkostningerne ved nuværende lagringsteknologier, med fleksibilitet i placering og med minimal miljøpåvirkning. Teknologien kombinerer kulstofbaserede elektroder med økonomisk fremskaffede elektrolytter, (mangan eller svovl, som er rigelige kemikalier på planeten) ved hjælp af en enkel og alligevel yderst effektiv elektroforetisk aflejring af nano-carbon-additiver (nitrogen-doteret grafen), der forbedrer elektrodernes holdbarhed og ydeevne betydeligt i stærkt sure eller alkaliske miljøer.

Forskerne har offentliggjort deres resultater i en artikel med titlen "Hybrid Redox Flow Cells with Enhanced Electrochemical Performance via Binderless and Electrophoreically Deposited Nitrogen-Doped Graphene on Carbon Paper Electrodes" i december 2020-udgaven af ​​tidsskriftet ACS anvendte materialer og grænseflader .

Dr. Barun Chakrabarti, en forskningsstipendiat i WMG ved University of Warwick og en af ​​hovedforfatterne på papiret sagde:

"Denne EPD-teknik er ikke kun enkel, men forbedrer også effektiviteten af ​​tre forskellige økonomiske hybridstrømsbatterier og øger derved deres potentiale for udbredt kommerciel anvendelse til energilagring i netskala."

Hybridflowbatteriets samlede kemiske omkostninger er omkring 1/30 af prisen for konkurrerende batterier, såsom lithium-ion-systemer. Opskalerede teknologier kan bruges til at lagre elektricitet fra vind- eller solenergi, i flere dage til hele sæsoner, for omkring £15 til £20 pr. kilowatttime. Disse batterier er også ekstremt nyttige til belastningsudjævningsapplikationer i netskala, da deres design er meget fleksibelt på grund af deres unikke egenskab ved at dimensionere deres effekt uafhængigt af deres energi.

Energitætheden af ​​et hybrid flow batteri, især polysulfid/luft-systemet (S-Air), er 500 gange højere end pumpet vandkraftlager. Den er også meget mere kompakt og kan placeres i nærheden af ​​enhver vedvarende generation.