Bataraidhean a ’sruthadh: feuch an dòirt thu dealan dhomh!
Tha luchd-saidheans bho Institiud Fraunhofer sa Ghearmailt a ’dèanamh obair leasachaidh chudromach ann an raon bataraidhean dealain, seach an fheadhainn clasaigeach. Le teicneòlas sruthadh redox, tha am pròiseas airson dealan a stòradh gu tur eadar-dhealaichte ...
Tha bataraidhean, air a bheil uallach leaghan mar chonnadh, air an dòrtadh a-steach do chàr le einnsean gasoline no dìosail. Is dòcha gu bheil e utopian, ach airson Jens Noack bho Institiud Fraunhofer ann am Pfinztal, a ’Ghearmailt, is e seo beatha làitheil. Bho 2007, tha an sgioba leasachaidh anns a bheil e a ’gabhail pàirt air a bhith aig làn leasachadh a’ leasachadh an cruth coimheach seo de bhataraidh ath-thagraidh. Gu dearbh, chan eil am beachd air bataraidh redox sruthadh troimhe no ris an canar duilich, agus tha a ’chiad patent san raon seo a’ dol air ais gu 1949. Tha gach aon den dà àite cealla, air an sgaradh le ball (coltach ri ceallan connaidh), ceangailte ri loch-tasgaidh anns a bheil electrolyte sònraichte. Air sgàth mar a tha stuthan a ’gluasad gu ceimigeach le chèile, tha protainnean air an gluasad bho aon electrolyte gu fear eile tron membran, agus tha dealanan air an stiùireadh tro neach-cleachdaidh gnàthach ceangailte ris an dà phàirt, agus mar thoradh air an sin bidh sruth dealain a’ sruthadh. Às deidh ùine sònraichte, thèid dà tanca a dhrèanadh agus a lìonadh le electrolyte ùr, agus tha am fear a tha air a chleachdadh “air ath-chuairteachadh” aig na stèiseanan cosgais.
Ged a tha seo uile a 'coimhead math, gu mì-fhortanach tha mòran chnapan-starra ann fhathast a thaobh cleachdadh practaigeach den t-seòrsa bataraidh seo ann an càraichean. Tha dùmhlachd lùth bataraidh vanadium electrolyte redox anns an raon de dìreach 30 Wh gach cileagram, a tha timcheall air an aon rud ri bataraidh searbhag luaidhe. Gus an aon uiread de lùth a stòradh ri bataraidh lithium-ion 16 kWh ùr-nodha, aig an ìre de theicneòlas redox a th’ ann an-dràsta, feumaidh am bataraidh 500 liotair de electrolyte. A bharrachd air a h-uile peripherals, gu dearbh, tha an tomhas gu math mòr cuideachd - cèidse a tha riatanach gus cumhachd aon kilowatt a thoirt seachad, mar bhogsa lionn.
Chan eil paramadairean mar sin freagarrach airson càraichean, leis gu bheil am bataraidh lithium-ion a ’stòradh ceithir uiread barrachd lùth gach cileagram. Ach, tha Jens Noack dòchasach, oir tha leasachaidhean san raon seo dìreach a ’tòiseachadh agus tha na dùilean gealltanach. Anns an obair-lann, bidh na bataraidhean bromide vanadium polysulfide ris an canar dùmhlachd lùth de 70 Wh gach cileagram agus tha iad an coimeas ann am meud ris na bataraidhean hydride meatailt nicil a thathas a ’cleachdadh an-dràsta anns an Toyota Prius.
Tha seo a ’lughdachadh na tha de tancaichean riatanach ann an leth. Taing do shiostam cosgais an ìre mhath sìmplidh agus saor (bidh dà phump a ’pumpadh electrolyte ùr, dà suck a-mach electrolyte cleachdte), faodar an siostam a ghearradh ann an deich mionaidean gus raon de 100 km a thoirt seachad. Bidh eadhon siostaman cosgais luath mar an tè a chaidh a chleachdadh anns an Tesla Roadster a ’mairsinn sia uairean nas fhaide.
Anns a 'chùis seo, chan eil e na iongnadh gun do thionndaidh mòran chompanaidhean càraichean gu rannsachadh an Institiud, agus thug stàite Baden-Württemberg seachad 1,5 millean euro airson leasachadh. Ach, bheir e ùine fhathast gus ìre teicneòlas chàraichean a ruighinn. “Faodaidh an seòrsa bataraidh seo obrachadh gu math le siostaman cumhachd pàipearachd, agus tha sinn mu thràth a’ dèanamh stèiseanan deuchainneach airson am Bundeswehr. Ach, ann an raon charbadan dealain, bidh an teicneòlas seo freagarrach airson a bhuileachadh ann an timcheall air deich bliadhna, ”thuirt Noak.
Chan eil feum air stuthan coimheach airson toradh bataraidhean redox sruthadh. Chan eil feum air catalpaichean daor leithid platanam a thèid a chleachdadh ann an ceallan connaidh no polymers mar bataraidhean lithium-ion. Tha cosgais àrd siostaman obair-lann, a ’ruighinn 2000 iùro gach cileavata de chumhachd, dìreach air sgàth gu bheil iad aon-de-a-sheòrsa agus air an dèanamh le làimh.
Aig an aon àm, tha eòlaichean na h-institiud an dùil an tuath-gaoithe aca fhèin a thogail, far an tèid am pròiseas cosgais, is e sin, faighinn cuidhteas an electrolyte, a chumail. Le sruthadh redox, tha am pròiseas seo nas èifeachdaiche na bhith a’ dealanachadh uisge a-steach do hydrogen agus ocsaidean agus gan cleachdadh ann an ceallan connaidh - bidh bataraidhean sa bhad a’ toirt seachad 75 sa cheud den dealan a thathar a’ cleachdadh airson cosgais.
Is urrainn dhuinn smaoineachadh air stèiseanan cosgais a tha, còmhla ri cosgais àbhaisteach charbadan dealain, a ’frithealadh mar bhufairean an aghaidh luchdan as àirde an t-siostam cumhachd. An-diugh, mar eisimpleir, feumar mòran de roth-uidheaman gaoithe ann an ceann a tuath na Gearmailt a chuir dheth a dh ’aindeoin a’ ghaoth, oir bhiodh iad air dhòigh eile a ’cur cus air a’ ghriod.
A thaobh tèarainteachd, chan eil cunnart an seo. “Nuair a bhios tu a’ measgachadh dà electrolytes, tha cuairt ghoirid cheimigeach ann a bheir teas dheth agus an teòthachd ag èirigh gu 80 ceum, ach chan eil dad eile a ’tachairt. Gu dearbh, tha liquids leotha fhèin cunnartach, ach mar sin tha gasoline agus diesel. A dh ’aindeoin comas bataraidhean redox sruthadh, tha luchd-rannsachaidh aig Institiud Fraunhofer cuideachd dìcheallach a’ leasachadh teicneòlas lithium-ion ...
teacsa: Alexander Bloch
Bataraidh sruthadh Redox
Tha bataraidh sruthadh redox gu dearbh na chrois eadar bataraidh àbhaisteach agus cealla connaidh. Bidh dealan a 'sruthadh mar thoradh air an eadar-obrachadh eadar dà electrolytes - aon ceangailte ri pòla dearbhach na cealla agus am fear eile ris an àicheil. Anns a 'chùis seo, tha aon a' toirt ionsan le deagh chìsean (oxidation), agus am fear eile gan faighinn (lùghdachadh), agus mar sin ainm an inneil. Nuair a ruigear ìre sùghaidh sònraichte, bidh an ath-bhualadh a’ stad agus tha cosgais a’ toirt a-steach a bhith a’ cur an àite electrolytes le feadhainn ùra. Bidh luchd-obrach air an toirt air ais a 'cleachdadh a' phròiseas cùil.
