Nový elektrolyt poskytne vyšší účinnost zinkových baterií

Datum 04.04.2023

Foto: René Pajurek

Vědci z Oregonské státní univerzity vyvinuli nový elektrolyt, který zvyšuje účinnost kovové zinkové anody v zinkových bateriích na téměř 100 %, což by mohlo představovat průlom na cestě k alternativě lithium-iontových baterií pro velkokapacitní skladování energie.

Výzkum je součástí probíhajícího celosvětového hledání nových technologií baterií, které by byly schopné ukládat obnovitelnou solární a větrnou energii do elektrické sítě pro použití v době, kdy nesvítí slunce a nefouká vítr.

Xiulei “David” Ji z OSU College of Science a spolupráce, která zahrnovala HP Inc. a GROTTHUSS INC., spinoutovou společnost Oregonské státní univerzity, oznámili své výsledky v časopise Nature Sustainability.

“Tento průlom představuje významný pokrok směrem k tomu, aby se zinkokovové baterie staly dostupnějšími pro spotřebitele,” uvedl Xiulei “David” Ji z Oregonské státní univerzity a dodal: “Tyto baterie jsou nezbytné pro instalaci dalších solárních a větrných elektráren. Kromě toho nabízejí bezpečné a účinné řešení pro skladování energie v domácnostech a také moduly pro skladování energie pro komunity, které jsou ohroženy přírodními katastrofami.”

Baterie uchovává elektřinu ve formě chemické energie a prostřednictvím reakcí ji přeměňuje na energii elektrickou. Existuje mnoho různých typů baterií, ale většina z nich funguje stejným základním způsobem a obsahuje stejné základní komponenty.

Každá baterie má dvě elektrody – anodu, ze které proudí elektrony do vnějšího obvodu, a katodu, která získává elektrony z vnějšího obvodu – a elektrolyt, chemické médium, které elektrody odděluje a umožňuje tok iontů mezi nimi.

Baterie na bázi zinku, které se spoléhají na bezpečný a hojně dostupný kov, jsou energeticky husté a jsou považovány za možnou alternativu pro skladování energie v síti k široce používaným lithium-iontovým bateriím, jejichž výroba závisí na snižujících se zásobách vzácných kovů, jako je kobalt a nikl. Kobalt a nikl jsou navíc toxické a mohou kontaminovat ekosystémy a vodní zdroje, pokud tyto baterie skončí na skládkách a ne v dalším recyklačním procesu.

Kromě toho se elektrolyty v lithium-iontových bateriích běžně rozpouštějí v hořlavých organických rozpouštědlech, která se při vysokém provozním napětí často rozkládají. Mezi další bezpečnostní problémy patří dendrity, které připomínají malé stromy rostoucí uvnitř baterie. To někdy může vést k nebezpečným chemickým reakcím.

“Zinkokovové baterie jsou jednou z hlavních kandidátských technologií pro velkokapacitní skladování energie,” řekl Ji. “Náš nový hybridní elektrolyt využívá vodu a běžné rozpouštědlo pro baterie, které je nehořlavé, cenově výhodné a má nízký dopad na životní prostředí. Elektrolyt je tvořen rozpuštěnou směsí levných chloridových solí, přičemž primární je chlorid zinečnatý.”

Náklady na elektřinu dodávanou úložištěm tvořeným zinkovými bateriemi mohou být konkurenceschopné s elektřinou vyráběnou z fosilních paliv pouze v případě, že baterie má dlouhou životnost v řádu tisíců cyklů, uvedl Ji.

Nový elektrolyt vyvinutý Ji a jeho spolupracovníky, včetně vědců z Massachusettského technologického institutu, Penn State a Kalifornské univerzity v Riverside, umožnil dosáhnout Coulombické účinnosti (AJ) 99,95 %, vyšší než u Li-ion baterií, které mají tuto učinnost na 99 %.

Xiulei “David” Ji získal loni v listopadu od amerického ministerstva energetiky 3 miliony dolarů na vývoj nové baterie s vysokou energetickou hustotou, která není závislá na vzácných kovech.

Richard Pappen
zdroj: PV Magazine

Výstava Volty 700 x 200 px

Napsat komentář