افزایش قدرت و طول عمر باتری جریانی با افزودن شکر

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما: به نقل از نیو اطلس باتری‌های جریانی به طور معمول چیزهایی نیستند که انتظار داشته باشید در یک ماشین یا لپ‌تاپ پیدا کنید. آن‌ها معمولاً برای مشاغل بزرگ و ذخیره طولانی‌مدت انرژی مناسب‌تر هستند، بنابراین در سال‌های اخیر علاقه زیادی به آن‌ها وجود داشته است، چرا که تلاش می‌شود راه‌حلی برای استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر در استفاده روزانه، فصلی و شرایط مختلف آب‌وهوایی شهرها پیدا شود

 به طور معمول، باتری‌های جربانی از دو مایع، آنولیت و کاتولیت تشکیل شده‌اند که به طور جداگانه ذخیره می‌شوند، سپس در دو طرف غشای انتخابی یون پمپ می‌شوند تا در زمان نیاز به انرژی، جریان ایجاد کنند. این کار مزایای خاصی دارد؛ برای مثال می‌توانید با تعویض الکترولیت تخلیه شده با الکترولیت شارژ شده، دستگاه خود را "سوخت‌گیری" کنید - یا می‌توانید آن را با استفاده از توان شبکه، معکوس کردن چرخه تخلیه، شارژ کنید.

 محققان آزمایشگاه ملی شمال غربی پاسیفیک اولین کسانی بودند که سعی کردند شکری به نام بتا - سیکلودکسترین (β-cyclodextrin) را در آنولیت حل کنند، با این امید که به یک مشکل کاملاً متفاوت کمک کند. اما انتظار نداشتند که این ماده باتری را اَبَرشارژ کند.

 آن‌ها با همکاری محققان دانشگاه ییل، سازوکار پشت این ارتقا را این گونه کشف کردند که قند، پروتون‌های با بار مثبت را می‌پذیرد و حرکت الکترون‌های با بار منفی را که به سمت غشای سلول حرکت می‌کنند، متعادل می‌کند. پس از کمی تنظیم، آن‌ها توانستند سرعت واکنش و در نتیجه سطح توان مؤثر باتری را تا ۶۰ درصد افزایش دهند.

 این قندها به طور کامل در الکترولیت حل می‌شوند، وی وانگ، پژوهشگر باتری PNNL و محقق اصلی این مطالعه گفت: " این یک رویکرد کاملاً جدید برای توسعه الکترولیت باتری جریانی است و علاوه بر این، چون در الکترولیت مایع حل می‌شود، امکان جداشدن جامد و گرفتگی سامانه را از بین می‌برد."

 زمانی که خروجی برق بهینه شد، گروه تحقیقاتی به سراغ آزمایش دوام رفت تا ببیند آیا افزودنی شکر بر عمر مفید الکترولیت تأثیر می‌گذارد یا خیر. محققان باتری را بیش از یک سال به طور مداوم پر و خالی کردند، و تنها زمانی که یک لوله پلاستیکی شکست، متوقف شدند. آنها از مواجهه با ازدست‌رفتن ناچیز ظرفیت، شگفت‌زده شدند.

 شایان‌ذکر است که باتری‌های جریانی معمولاً طول عمر بسیار بیشتری نسبت به باتری‌های لیتیومی دارند؛ اما بااین‌وجود، به گفته محققان، این اولین‌بار است که باتری جریانی تولید شده به دست محققان، چنین طول عمری را نشان می‌دهد.

 PNNL به‌عنوان یک مؤسسه، به‌شدت به حل مسئله ذخیره‌سازی انرژی در سطح شبکه علاقه دارد و یک "سکوی ذخیره‌سازی شبکه‌ای" را قرار است در سال ۲۰۲۴ افتتاح کند. این گروه همچنین در حال آزمایش ترکیبات مشابه دیگری است که ممکن است همین کار را حتی بهتر انجام دهند.