Axan batareyalar: zəhmət olmasa mənim üçün elektron tökün!
Almaniyadakı Fraunhofer İnstitutunun alimləri, klassik batareyalara alternativ olaraq elektrik batareyaları sahəsində ciddi inkişaf işləri aparırlar. Redoks axını texnologiyası ilə elektrik enerjisinin yığılması prosesi həqiqətən kökündən fərqlənir ...
Yanacaq kimi maye ilə doldurulan batareyalar benzinli və ya dizel mühərrikli bir avtomobilə tökülür. Ütopik səslənə bilər, amma Almaniyanın Pfinztal şəhərindəki Fraunhofer İnstitutundan Jens Noack üçün bu, əslində gündəlik həyatdır. 2007-ci ildən bəri, iştirak etdiyi inkişaf qrupu bu ekzotik təkrar doldurulan batareyanın formasını tam sürətlə inkişaf etdirir. Əslində, axan və ya qondarma bir redoks batareyası deyilən fikir çətin deyil və bu sahədəki ilk patent 1949-cu ilə təsadüf edir. Bir membranla ayrılan (yanacaq hüceyrələrinə bənzər) iki hüceyrə boşluğunun hər biri müəyyən bir elektrolit olan bir rezervuarla birləşdirilir. Maddələrin bir-biri ilə kimyəvi reaksiya göstərmə meylinə görə, protonlar membran vasitəsilə bir elektrolitdən digərinə hərəkət edir və elektronlar iki hissəyə birləşdirilmiş bir cari istehlakçı vasitəsi ilə yönəldilir və nəticədə elektrik cərəyanı axır. Müəyyən bir müddətdən sonra iki tank boşaldılır və təzə elektrolitlə doldurulur və istifadə olunan doldurma məntəqələrində “təkrar emal olunur”.
Bütün bunlar əla görünsə də, təəssüf ki, bu tip akkumulyatorların avtomobillərdə praktiki istifadəsinə hələ də bir çox maneələr var. Vanadium elektrolit redoks batareyasının enerji sıxlığı hər kiloqram üçün cəmi 30 Wh diapazonundadır ki, bu da qurğuşun turşusu akkumulyatorunun enerji sıxlığı ilə təxminən eynidir. Müasir 16 kVt/saat litium-ion batareya ilə eyni miqdarda enerji saxlamaq üçün hazırkı redoks texnologiyası səviyyəsində batareyaya 500 litr elektrolit lazımdır. Üstəlik, bütün ətraf qurğular, əlbəttə ki, həcmi də kifayət qədər böyükdür - bir pivə qutusu kimi bir kilovat gücü təmin etmək üçün lazım olan bir qəfəs.
Lityum-ion batareyanın kiloqrama görə dörd qat daha çox enerji saxladığını nəzərə alsaq, bu cür parametrlər avtomobillər üçün uyğun deyil. Bununla belə, Jens Noack optimistdir, çünki bu sahədə inkişaflar yeni başlayır və perspektivlər perspektivlidir. Laboratoriya şəraitində, vanadyum polisulfid bromid batareyaları, kiloqramı 70 Wh enerji sıxlığına çatır və ölçülərinə görə hazırda Toyota Prius-da istifadə olunan nikel metal hidrid batareyaları ilə müqayisə olunur.
Bu, lazımi tank həcmini yarıya endirir. Nisbətən sadə və ucuz bir şarj sistemi sayəsində (iki nasos yeni elektrolit vurur, ikisi istifadə olunmuş elektroliti sorur), sistem 100 km məsafəni təmin etmək üçün on dəqiqədə doldurula bilər. Tesla Roadster-də istifadə edilən kimi sürətli şarj sistemləri belə altı qat daha uzun müddətə xidmət edir.
Belə olan halda, təəccüblü deyil ki, bir çox avtomobil şirkətləri İnstitutun tədqiqatlarına müraciət etdilər və Baden-Vürtemberq əyaləti inkişaf üçün 1,5 milyon avro ayırdı. Bununla belə, avtomobil texnologiyası mərhələsinə çatmaq hələ də vaxt aparacaq. “Bu tip akkumulyator stasionar enerji sistemləri ilə çox yaxşı işləyə bilər və biz artıq Bundesver üçün eksperimental stansiyalar hazırlayırıq. Bununla belə, elektromobillər sahəsində bu texnologiya təxminən on ildən sonra tətbiq olunmaq üçün uyğun olacaq”, - deyə Noak bildirib.
Akışlı redoks batareyalarının istehsalı üçün ekzotik materiallara ehtiyac yoxdur. Yanacaq hüceyrələrində istifadə olunan platin və ya lityum ion batareyaları kimi polimerlər kimi bahalı katalizatorlara ehtiyac yoxdur. Bir kilovat güc üçün 2000 avroya çatan laboratoriya sistemlərinin yüksək qiyməti yalnız bir növ olması və əllə hazırlanması ilə əlaqədardır.
Bu arada institutun mütəxəssisləri öz külək stansiyasını qurmağı planlaşdırır, burada enerji doldurma prosesi, yəni elektrolitin utilizasiyası baş verəcək. Redoks axını ilə bu proses suyu hidrogen və oksigenə elektroliz etməkdən və yanacaq hüceyrələrində istifadə etməkdən daha səmərəlidir - ani batareyalar doldurulma üçün istifadə olunan elektrik enerjisinin 75 faizini təmin edir.
Elektrikli nəqliyyat vasitələrinin adi şarjı ilə yanaşı, güc sisteminin pik yükünə qarşı tampon rolunu oynayan şarj stansiyalarını düşünə bilərik. Məsələn, bu gün Almaniyanın şimalındakı bir çox külək turbinləri, əks halda şəbəkəni aşırı yüklədikləri üçün külək olmasına baxmayaraq söndürülməlidir.
Təhlükəsizliyə gəlincə, heç bir təhlükə yoxdur. “İki elektroliti qarışdırdığınız zaman istilik verən və istilik 80 dərəcəyə yüksələn kimyəvi bir qısa qapanma meydana gəlir, ancaq başqa bir şey olmur. Əlbəttə ki, yalnız mayelər təhlükəsiz deyil, lakin benzin və dizel də təhlükəsiz deyildir. Axan redoks batareyalarının potensialına baxmayaraq, Fraunhofer İnstitutunun tədqiqatçıları da lityum-ion texnologiyasını inkişaf etdirməkdə çox çalışırlar ...
mətn: Alexander Bloch
Redoks axını batareyası
Redoks axını batareyası əslində adi batareya ilə yanacaq hüceyrəsi arasında xaçdır. Elektrik iki elektrolit arasındakı qarşılıqlı təsir sayəsində axır - biri hüceyrənin müsbət qütbünə, digəri isə mənfi ilə bağlıdır. Bu zaman biri müsbət yüklü ionlar verir (oksidləşmə), digəri isə onları qəbul edir (reduksiya), cihazın adı da buna görədir. Müəyyən bir doyma səviyyəsinə çatdıqda, reaksiya dayanır və şarj elektrolitləri təzələri ilə əvəz etməkdən ibarətdir. İşçilər əks prosesdən istifadə edərək bərpa olunurlar.
