Šećer u bateriji povećava kapacitet i dugovječnost

Protočne baterije sastoje se od dvije komore, svaka ispunjena drugom tekućinom (anolit i katolit). Baterije se pune putem elektrokemijske reakcije i pohranjuju energiju u kemijskim vezama. Kada su spojene na vanjski strujni krug, oslobađaju tu energiju koja može napajati električne uređaje. Protočne baterije razlikuju se od solid-state baterija po tome što imaju dva vanjska spremnika tekućine koja stalno cirkulira kroz njih za opskrbu elektrolitom. Što je veći spremnik za opskrbu elektrolitom, to više energije baterija može pohraniti.

Ako se povećaju na veličinu nogometnog igrališta ili više, protočne baterije mogu poslužiti kao pomoćni generatori za električnu mrežu. Protočne baterije jedan su od ključnih stupova strategije dekarbonizacije za pohranu energije iz obnovljivih izvora energije. Njihova je prednost u tome što se mogu graditi u bilo kojem mjerilu, od mjerila laboratorijskog stola do veličine gradskog bloka.

Znanstvenici s PNNL-a (Pacific Northwest National Laboratory) razvili su novi tip protočne baterije temeljem otkrića da otapanje jednostavnog šećera u elektrolit povećava vršnu izlaznu snagu za nevjerojatnih 60%. Štoviše, nakon godinu dana konstantnog punjenja i pšražnjenja baterija nije izgubila gotovo ništa od svog kapaciteta.

Istraživači su bili prvi koji su pokušali otopiti šećer koji se zove β-ciklodekstrin u anolitu stanice, nadajući se da će to pomoći kod potpuno drugačijeg problema. Nisu očekivali da će dodatno napuniti bateriju. "Tražili smo jednostavan način da otopimo više fluorenola u našem elektrolitu na bazi vode", rekao je Ruozhu Feng, prvi autor nove studije. "β-ciklodekstrin je u tome pomogao, ali prava je korist bila ova iznenađujuća katalitička sposobnost."

Radeći s istraživačima s Yalea, otkrili su da šećer prihvaća pozitivno nabijene protone, uravnotežujući kretanje negativno nabijenih elektrona koji se kreću prema i preko stanične membrane. Nakon malo ugađanja, uspjeli su povećati brzinu reakcije, a time i efektivnu razinu snage baterije, za nevjerojatnih 60%.

"Ovo je potpuno novi pristup razvoju protočnog elektrolita za baterije", rekao je Wei Wang, dugogodišnji istraživač PNNL-a i glavni autor studije. "Pokazali smo da možete koristiti potpuno drugačiji tip katalizatora dizajniranog za ubrzavanje pretvorbe energije. I nadalje, budući da je otopljen u tekućem elektrolitu, eliminira mogućnost izbacivanja čvrste tvari."

Nakon što je izlazna snaga optimizirana, tim je prešao na ispitivanje izdržljivosti kako bi vidio hoće li šećerni aditiv utjecati na vijek trajanja elektrolita. Istraživači su neprekidno punili i praznili bateriju više od godinu dana, zaustavivši se tek kad je plastična cijev pukla, i bili su iznenađeni kada su otkrili samo zanemariv gubitak kapaciteta.

Vrijedno je napomenuti da protočne baterije obično traju puno dulje od litijevih baterija, ali bez obzira na to, ovo je prvi put da je bilo koja protočna baterija poznata objavljenoj znanosti ikad pokazala ovu vrstu dugovječnosti.

Studiju objavljenu u časopisu Joule možete pronaći na ovoj poveznici.