25/04/2013 - Neues Design für Strombatterien, die Lösung für die Speicherung von Energie?

Menéame

Forscher des Energieministeriums SLAC (National Accelerator Laboratory) und Universität von Stanford, sie haben eine kostengünstige und langlebige Batterie entwickelt, die es den erneuerbaren Energien, insbesondere Solar- und Windenergie, ermöglichen könnte, ihren Erfassungsbereich auf das elektrische System auszudehnen.

"Um eine stärkere Nutzung der Solar- und Windenergie zu erreichen, ist eine Anhäufung und damit die Verwendung von Batterien aus kostengünstigen, leicht skalierbaren und effizienten Materialien erforderlich," so YiCui, Professor für Werkstoff- und Ingenieurwissenschaften an der Universität Stanford und Mitglied des Instituts für Energiematerialien und -wissenschaften.

Die ersten Ergebnisse dieser Forschung wurden in der Zeitschrift Energy & Environmental Science.

Derzeit kann das Stromnetz nicht toleriert werden Leistungsschwankungen Plötzlich verursacht durch große Schwingen im Licht des Windsolos. Mit einem Gesamtbeitrag von 20 Prozent zur Stromerzeugung können die Energiespeichersysteme ihre Spitzen und Energieeinsparungen im Stromnetz durch erneuerbare Energien und Energie abfedern.

Derzeit werden Strombatterien stellt die vielversprechendste Technologie für die intermittierende Speicherung von Energie dar, da sie in Bezug auf die Kapazität ihrer Speicher, Pumpen oder Netze leicht skalierbar sind.

Die Strombatterien pumpen zwei Flüssigkeiten unterschiedlich durch eine Interaktionskammer, in der gelöste Moleküle chemische Reaktionen erleben, die Energie speichern oder abgeben. Die Kamera enthält eine Membran, die Ionen erlaubt, die nicht an den Reaktionen beteiligt sind, zwischen Flüssigkeiten zu gelangen, während die aktiven Ionen physisch getrennt gehalten werden.

Dieses Batterie-Design-Modell hat 2 Hauptnachteile: hohe Kosten für Flüssigkeiten, die spezielle Materialien wie Mandeln - besonders bei großen Mengen erforderlich, um ein hohes Lagerniveau zu erreichen - und die Membran, die auch sehr teuer ist und häufig gewartet werden muss.

Diese DiagrammeVergleichen Sie neue Design-Ionenfluss-Akku Stanford / SLAC 's mit "konventionellen" Redox-Flow-Akkus. Die neue Strombatterie verwendet einen einzigen Tank und eine Pumpe und verwendet eine einfache Beschichtung anstelle einer teuren Membran, um Anoden und Kathoden zu trennen. Credit: Greg Stewart, Labor des National SLAC Beschleunigungs-Labors

Neues Design und neue Materialien

Es ist ein neues Akku-Design, das von Forschern von Stanford/SLACverwendet nur einen Molekülstrom und braucht keine Membran. Die verwendeten Moleküle stammen meist aus relativ billigen und reichlichen Elementen, wie z.B. die Lithium und SchwefelSie interagieren mit einem Metallteil aus Lithium-Lithium-Reserve mit einer Barriere, die die Elektronen ohne Abbau des Metalls passieren lässt.

Beim Entladen der Moleküle mit der Bezeichnung Polysulfide LithiumSie absorbieren Lithiumionen. Und wenn sie geladen werden, geben sie sie zurück in die Flüssigkeit. Dieser molekulare Stromstrom wird in einem organischen Lösungsmittel gelöst, das keine Probleme mit der Korrosion von Wasserstrombatterien aufweist.

"In den ersten Labortests hält die neue Batterie auch eine hervorragende Leistung der Speicherung von Energie durch mehr als 2.000 Ladungen und Entladungen, was mehr als 5,5 Jahre mit täglichen Zyklen entspricht," sagte Cui.

Um ihr Konzept zu demonstrieren, schufen Forscher ein Miniatursystem mit einem Glaskolben. Durch Hinzufügen einer Lithiumpolysulfidlösung in den Kolben wird sofort Strom erzeugt, der eine LED beleuchtet.

Die Skalierbarkeit dieses neuen Designs würde es ihm ermöglichen, ein Speichersystem von bis zu mehreren MWh elektrischer Energie zu werden.

In Zukunft plant die Cui-Gruppe, ein System im Labor einzurichten, um den Prozess der Speicherung von Energie zu optimieren und mögliche technische Probleme zu ermitteln und einen groß angelegten Feldtest zu starten.

Weitere Informationen:

Yuan Yang, Guangyuan Zheng und Yi Cui, Energy Environ. Sci., 2013 http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/EE/C3EE00072A

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Phys.org

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