Bateritë e rrjedhjes: Ju lutemi më derdhni elektrone!

Shkencëtarët nga Instituti Fraunhofer në Gjermani po kryejnë punë serioze zhvillimore në fushën e baterive elektrike, alternative ndaj atyre klasike. Me teknologjinë e rrjedhës redoks, procesi i ruajtjes së energjisë elektrike është me të vërtetë rrënjësisht i ndryshëm ...

Bateritë, të cilat janë të karikuara me lëng si karburant, derdhen në një makinë me motor benzinë ose naftë. Mund të tingëllojë utopike, por për Jens Noack nga Instituti Fraunhofer në Pfinztal, Gjermani, kjo është në të vërtetë jeta e përditshme. Që nga viti 2007, ekipi i zhvillimit në të cilin ai është i përfshirë ka zhvilluar këtë formë ekzotike të baterisë së rimbushur në aktivitet të plotë. Në fakt, ideja e një baterie redoks përmes rrjedhës ose e ashtuquajtur nuk është e vështirë dhe patenta e parë në këtë zonë daton që nga viti 1949. Secila prej dy hapësirave të qelizave, të ndara nga një membranë (e ngjashme me qelizat e karburantit), është e lidhur me një rezervuar që përmban një elektrolit specifik. Për shkak të prirjes së substancave për të reaguar kimikisht me njëri-tjetrin, protonet lëvizin nga një elektrolit në tjetrin përmes membranës, dhe elektronet drejtohen përmes një konsumatori aktual të lidhur me dy pjesët, si rezultat i së cilës rrjedh një rrymë elektrike. Pas një kohe të caktuar, dy rezervuarë kullohen dhe mbushen me elektrolit të freskët, dhe ajo e përdorur "riciklohet" në stacionet e karikimit.

Ndërsa e gjithë kjo duket e mrekullueshme, për fat të keq ka ende shumë pengesa për përdorimin praktik të këtij lloji të baterive në makina. Dendësia e energjisë e një baterie redoks të elektrolitit vanadium është në intervalin prej vetëm 30 Wh për kilogram, që është afërsisht e njëjtë me atë të një baterie me acid plumbi. Për të ruajtur të njëjtën sasi energjie si një bateri moderne litium-jon 16 kWh, në nivelin aktual të teknologjisë redoks, bateria do të kërkojë 500 litra elektrolit. Plus të gjitha pajisjet periferike, natyrisht, vëllimi i të cilave është gjithashtu mjaft i madh - një kafaz i nevojshëm për të siguruar një fuqi prej një kilovat, si një kuti birre.

Parametra të tillë nuk janë të përshtatshëm për makina, duke pasur parasysh që bateria litium-jon ruan katër herë më shumë energji për kilogram. Sidoqoftë, Jens Noack është optimist, sepse zhvillimet në këtë fushë sapo kanë filluar dhe perspektivat janë premtuese. Në laborator, të ashtuquajturat bateri polomulfide vanomi të bromidit arrijnë një densitet energjie prej 70 Wh për kilogram dhe janë të krahasueshme në madhësi me bateritë e hidridit të nikelit të metaleve të përdorura aktualisht në Toyota Prius.

Kjo zvogëlon vëllimin e kërkuar të rezervuarëve në gjysmë. Falë një sistemi karikimi relativisht të thjeshtë dhe të lirë (dy pompa pompojnë elektrolit të ri, dy thithin elektrolit të përdorur), sistemi mund të karikohet për dhjetë minuta për të siguruar një distancë prej 100 km. Edhe sistemet e karikimit të shpejtë si ai i përdorur në Tesla Roadster zgjasin gjashtë herë më shumë.

Në këtë rast, nuk është për t'u habitur që shumë kompani automobilistike iu drejtuan kërkimit të Institutit dhe shteti i Baden-Württemberg ndau 1,5 milion euro për zhvillim. Megjithatë, do të duhet ende kohë për të arritur në fazën e teknologjisë së automobilave. “Ky lloj baterie mund të funksionojë shumë mirë me sistemet e palëvizshme të energjisë dhe ne tashmë po bëjmë stacione eksperimentale për Bundeswehr-in. Megjithatë, në fushën e automjeteve elektrike, kjo teknologji do të jetë e përshtatshme për t'u zbatuar për rreth dhjetë vjet”, tha Noak.

Materialet ekzotike nuk kërkohen për prodhimin e baterive redoks të rrjedhës. Nuk kërkohen katalizatorë të shtrenjtë si platin që përdoret në qelizat e karburantit ose polimere si bateritë e jonit litium. Kostoja e lartë e sistemeve laboratorike, duke arritur 2000 euro për kilovat energji, është për shkak të faktit se ato janë të një lloji dhe bëhen me dorë.

Ndërkohë specialistët e institutit po planifikojnë të ndërtojnë parkun e tyre me erë, ku do të bëhet procesi i karikimit, pra asgjësimi i elektrolitit. Me rrjedhën redoks, ky proces është më efikas sesa elektroliza e ujit në hidrogjen dhe oksigjen dhe përdorimi i tyre në qelizat e karburantit - bateritë e menjëhershme ofrojnë 75 për qind të energjisë elektrike të përdorur për karikim.

Ne mund të parashikojmë stacione karikimi që, së bashku me karikimin konvencional për automjetet elektrike, shërbejnë si mbrojtës kundër ngarkesës kulmore të sistemit të energjisë. Sot, për shembull, shumë turbina me erë në Gjermaninë veriore duhet të fiken pavarësisht erës, përndryshe ato do të mbingarkonin rrjetin.

Sa i përket sigurisë, nuk ka asnjë rrezik. “Kur përzieni dy elektrolite, ekziston një qark i shkurtër kimik që jep nxehtësi dhe temperatura shkon deri në 80 gradë, por asgjë tjetër nuk ndodh. Sigurisht, disa lëngje nuk janë të sigurta, por edhe benzina dhe nafta. Pavarësisht potencialit të baterive redoks të rrjedhës, studiuesit në Institutin Fraunhofer janë gjithashtu të vështirë në punën për zhvillimin e teknologjisë së jonit litium ...

teksti: Alexander Bloch

Bateri rrjedhëse Redox

Një bateri e rrjedhës redoks është në fakt një kryqëzim midis një baterie konvencionale dhe një qelize karburanti. Energjia elektrike rrjedh për shkak të bashkëveprimit midis dy elektroliteve - njëri i lidhur me polin pozitiv të qelizës dhe tjetri me atë negativ. Në këtë rast, njëri jep jone të ngarkuar pozitivisht (oksidim), dhe tjetri i merr ato (reduktim), prandaj emri i pajisjes. Kur arrihet një nivel i caktuar ngopjeje, reaksioni ndalon dhe ngarkimi konsiston në zëvendësimin e elektroliteve me ato të freskëta. Punëtorët restaurohen duke përdorur procesin e kundërt.