211service.com
Nanopartikelnätverk lovar billigare batterier för lagring av förnybar energi
Vätskor som innehåller ett strömmande nätverk av partiklar i nanoskala skulle kunna göra batterier billigare att tillverka och därmed minska kostnaderna för att använda stora mängder sol- och vindkraft.
Konventionella batterier är alldeles för dyra för att lagra timmar med el från stora solkraftverk eller vindkraftsparker för användning när solen inte skiner eller vinden inte blåser. Men de nätverksanslutna nanopartiklarna kan möjliggöra en billigare ny typ av batteri som kallas ett flödesbatteri.
Idag är den totala mängden vind- och solkraft liten, och befintliga fossilbränsleanläggningar kan kompensera för eventuella brister. Men förnybar energi växer snabbt, särskilt på platser som Kalifornien, och befintlig infrastruktur kanske inte räcker för att stödja dem och hålla lamporna tända. Batterier är renare än fossilbränsleanläggningar, och kan också reagera på förändringar i solen och vinden mycket snabbare än fossilbränsleanläggningar kan.
Med konventionella batterier förpackas materialen som lagrar energi och utrustningen för att få in och ut elektricitet i en container. I flödesbatterier är materialen som lagrar energi vätskor som kan förvaras i stora tankar och pumpas in i en relativt liten enhet som antingen tar ut strömmen eller laddar upp vätskan.
Att öka energilagringskapaciteten för ett flödesbatteri är billigt och enkelt – bygg bara större tankar. Men de material som används i flödesbatterier nu är relativt dyra, och forskare letar efter billigare alternativ (se Nytt batterimaterial kan hjälpa vind och sol att bli stort och start EnerVault omprövar flödesbatterikemi).
Med vissa alternativ är det svårt att få laddning i och ur materialen; elektricitet utvinns endast från den del av materialen som kommer i direkt kontakt med en platt metallplatta. Nanopartikelnätverket skapar banor för elektricitet att flöda genom vätskan. Detta gör det till exempel möjligt att få ut fem till sex gånger mer energi ur ett experimentellt flödesbatteri tillverkat av litium och svavel. Nanopartikelnätverket utvecklades i labbet av Ändå-Ming Chiang , professor i materialvetenskap vid MIT.
Nanopartiklar har länge använts i konventionella batterier med solida elektroder, men det som utmärker den nya utvecklingen är att ha ett nanopartikelnätverk i en vätska och upprätthålla elektriska förbindelser även när vätskan strömmar.
Det amerikanska energidepartementet uppskattar att för att batterier ska vara ekonomiska måste de kosta mindre än 100 dollar per kilowattimme och behöva hålla ett decennium eller mer. Sådana batterier kostar hundratals dollar per kilowattimme nu. Chiang säger att det kan vara möjligt att bygga batterier som kostar mindre än 100 dollar per kilowattimme med nanopartikelnätverken, men forskarna har ännu inte visat att de kan laddas tillräckligt många gånger för att hålla ett decennium.