Cadhnraí ag sreabhadh: doirt leictreoin dom le do thoil!
Tá eolaithe ó Institiúid Fraunhofer sa Ghearmáin i mbun obair fhorbartha thromchúiseach i réimse na gcadhnraí leictreacha, seachas na cinn chlasaiceacha. Le teicneolaíocht sreabhadh redox, tá an próiseas chun leictreachas a stóráil difriúil i ndáiríre ...
Déantar na cadhnraí, a ghearrtar le leacht mar bhreosla, a dhoirteadh isteach i gcarr le hinneall gásailín nó díosail. B’fhéidir go bhfuil sé utópach, ach i gcás Jens Noack ó Institiúid Fraunhofer i Pfinztal, an Ghearmáin, is é seo an saol laethúil i ndáiríre. Ó 2007 i leith, tá an fhoireann forbartha a bhfuil baint aige leis ag forbairt an fhoirm choimhthíocha seo de cheallraí rechargeable faoi lánseol. Déanta na fírinne, níl sé deacair smaoineamh ar cheallraí redox sreabhadh-trí nó mar a thugtar air, agus téann an chéad phaitinn sa réimse seo siar go 1949. Tá gach ceann den dá spás cealla, scartha le membrane (cosúil le cealla breosla), ceangailte le taiscumar ina bhfuil leictrilít ar leith. Mar gheall ar chlaonadh substaintí imoibriú go ceimiceach lena chéile, bogann prótóin ó leictrilít amháin go ceann eile tríd an membrane, agus dírítear leictreoin trí thomhaltóir reatha atá ceangailte leis an dá chuid, a shreabhann sruth leictreach dá bharr. Tar éis am áirithe, déantar dhá umar a dhraenáil agus a líonadh le leictrilít úr, agus déantar an ceann a úsáidtear a “athchúrsáil” ag na stáisiúin luchtaithe.
Cé go bhféachann sé seo go léir go hiontach, ar an drochuair tá go leor constaicí ann fós maidir le húsáid phraiticiúil an chineál seo ceallraí i gcarranna. Tá dlús fuinnimh ceallraí redox leictrilít vanadium sa raon ach 30 Wh in aghaidh an chileagraim, atá thart ar mar an gcéanna le ceallraí aigéad luaidhe. Chun an méid céanna fuinnimh a stóráil le ceallraí litiam-ian nua-aimseartha 16 kWh, ag an leibhéal reatha teicneolaíochta redox, beidh 500 lítear leictrilít ag teastáil ón gceallraí. Móide na forimeallaigh go léir, ar ndóigh, a bhfuil an toirt sách mór freisin - cage is gá chun cumhacht cileavata amháin a sholáthar, cosúil le bosca beorach.
Níl paraiméadair den sórt sin oiriúnach do ghluaisteáin, ós rud é go stórálann an ceallraí litiam-ian ceithre huaire níos mó fuinnimh in aghaidh an chileagraim. Tá Jens Noack dóchasach, áfach, toisc go bhfuil forbairtí sa réimse seo díreach ag tosú agus go bhfuil na hionchais gealladh fúthu. Sa tsaotharlann, baineann na cadhnraí bróimíde polaisiúicríd vanadiam mar a thugtar orthu dlús fuinnimh 70 Wh in aghaidh an chileagraim agus tá siad inchomparáide i méid leis na cadhnraí hidríde miotail nicil a úsáidtear sa Toyota Prius faoi láthair.
Laghdaíonn sé seo an méid riachtanach umair ina dhá leath. A bhuíochas le córas luchtaithe réasúnta simplí agus saor (caidéilíonn dhá chaidéal leictrilít nua, tarraingíonn dhá leictrilít úsáidte), is féidir an córas a mhuirearú i gceann deich nóiméad chun raon 100 km a sholáthar. Maireann córais luchtaithe tapa cosúil leis an gceann a úsáidtear sa Tesla Roadster sé huaire níos faide.
Sa chás seo, ní haon ionadh é gur iompaigh go leor cuideachtaí gluaisteán le taighde na hInstitiúide, agus leithdháileadh stát Baden-Württemberg 1,5 milliún euro le haghaidh forbartha. Mar sin féin, glacfaidh sé am fós chun céim na teicneolaíochta feithicleach a bhaint amach. “Is féidir leis an gcineál seo ceallraí oibriú go han-mhaith le córais chumhachta seasta, agus táimid ag déanamh stáisiúin turgnamhacha don Bundeswehr cheana féin. Mar sin féin, i réimse na bhfeithiclí leictreacha, beidh an teicneolaíocht seo oiriúnach le cur i bhfeidhm i thart ar dheich mbliana,” a dúirt Noak.
Ní theastaíonn ábhair choimhthíocha chun cadhnraí redox sreabhadh a tháirgeadh. Ní theastaíonn catalaígh daor mar phlatanam a úsáidtear i gcealla breosla nó polaiméirí mar chadhnraí ian litiam. Is de bharr costas ard na gcóras saotharlainne, a shroicheann 2000 euro in aghaidh an chileavata cumhachta, toisc go bhfuil siad aon-de-a-chineál agus go ndéantar iad de láimh.
Idir an dá linn, tá speisialtóirí na hinstitiúide ag pleanáil a bhfeirm ghaoithe féin a thógáil, áit a mbeidh an próiseas muirir, is é sin, diúscairt an leictrilít, ar siúl. Le sreabhadh redox, tá an próiseas seo níos éifeachtaí ná uisce a leictrealú isteach i hidrigin agus ocsaigine agus iad a úsáid i gcealla breosla - soláthraíonn cadhnraí toirt 75 faoin gcéad den leictreachas a úsáidtear le haghaidh muirearú.
Is féidir linn stáisiúin luchtaithe a shamhlú a fheidhmíonn, mar aon le gnáthmhuirearú ar fheithiclí leictreacha, mar mhaoláin i gcoinne bhuaicualach an chórais chumhachta. Sa lá atá inniu ann, mar shampla, caithfear go leor tuirbíní gaoithe i dtuaisceart na Gearmáine a mhúchadh in ainneoin na gaoithe, nó mura ndéanfaidís an eangach a ró-ualach.
Maidir le slándáil, níl aon chontúirt ann. “Nuair a mheascann tú dhá leictrilít, tá ciorcad gearr ceimiceach ann a mhúchann teas agus a théann an teocht suas le 80 céim, ach ní tharlaíonn aon rud eile. Ar ndóigh, níl roinnt leachtanna sábháilte, ach tá gásailín agus díosal chomh maith. In ainneoin acmhainneacht cadhnraí redox sreabhadh, tá taighdeoirí ag Institiúid Fraunhofer ag obair go dian ag forbairt teicneolaíochta litiam-ian ...
téacs: Alexander Bloch
Ceallraí sreabhadh Redox
Is éard atá i gceallraí sreafa redox ná tras idir gnáthcheallraí agus ceall breosla. Sreabhann leictreachas mar gheall ar an idirghníomhaíocht idir dhá leictrilít - ceann amháin ceangailte le cuaille dearfach na cille agus an ceann eile leis an diúltach. Sa chás seo, tugann duine iain atá luchtaithe go dearfach (ocsaídiú), agus faigheann an ceann eile iad (laghdú), agus mar sin ainm an fheiste. Nuair a shroichtear leibhéal áirithe sáithiúcháin, stopann an t-imoibriú agus is éard atá i gceist le muirearú ná na electrolytes a athsholáthar le cinn úra. Déantar oibrithe a athchóiriú ag baint úsáide as an bpróiseas droim ar ais.
