Jelentősen csökkenhet az energiatárolás költsége

Egy új technológia jelentősen csökkentheti az energiatárolás költségeit.

Olcsó akkumulátor épül a lítium négyszeres kapacitásával.

A kutatók azt remélik, hogy egy új, alacsony költségű akkumulátor, amely a lítium-ionos akkumulátoroknál négyszer nagyobb energiakapacitást tartalmaz, és jóval olcsóbb az előállítása, jelentősen csökkenti a dekarbonizált gazdaságra való áttérés költségeit.

Az egyetem kémiai és biomolekuláris mérnöki karán dolgozó Dr. Shenlong Zhao vezetésével az akkumulátort nátrium-kén – egyfajta olvasztott só, amelyet tengervízből lehet feldolgozni – felhasználásával készítették, amelynek előállítása sokkal kevesebbe kerül, mint a lítium-ionosé.

Bár a nátrium-kén (Na-S) akkumulátorok már több mint fél évszázada léteznek, eddig rosszabb alternatívát jelentettek, és széles körű használatukat az alacsony energiakapacitás és a rövid élettartam korlátozta.

Egy egyszerű pirolízisfolyamat és szénalapú elektródák segítségével, amelyekkel javították a kén reaktivitását, valamint a kén és a nátrium közötti reakciók reverzibilitását, a kutatók akkumulátora lerázta korábbi lomha hírnevét, és szobahőmérsékleten szupernagy kapacitást és rendkívül hosszú élettartamot mutatott.

A kutatók szerint a Na-S akkumulátor energiasűrűbb és kevésbé mérgező alternatívája a lítium-ion akkumulátoroknak, amelyeket bár széles körben használnak elektronikus eszközökben és energiatárolásra, előállításuk és újrahasznosításuk drága.

Dr. Zhao Na-S akkumulátorát kifejezetten úgy tervezték, hogy nagy teljesítményű megoldást nyújtson nagy megújuló energiatároló rendszerek, például elektromos hálózatok számára, miközben jelentősen csökkenti az üzemeltetési költségeket.

A Salar de Atacama sósivatag a világ egyik legkietlenebb sivataga, melynek közepén több, mint száz futballpálya méretű, színes medence látható. Némelyik tározó mérete eléri a 20 futballpályát. Ez a világ legnagyobb lítiumbányája,amely még az űrből is látható. A medencék sóoldattal vannak megtöltve, amelyet a sivatag felszíne alatt rejlő ősi tározóból pumpálnak fel. A tartályokban lévő sós víz élénk árnyalatait a lítium-karbonát különböző mértékű koncentrációi okozzák. Színük a rózsaszíntől kezdve a türkizkéken át az erősen koncentrált, kanári sárgáig terjedhet. A sós síkságok alatt több mint 100 méter mélységben lítiumban gazdag vízréteg található. Ebből a mélységből szivattyúzzák a vizet a tartályokba. Ahogy a nap elpárologtatja a vizet a víztartályokból, a lítium koncentrációja egyre nő. A türkiz színű sóoldatot több mint 1 évig szivattyúzzák tóról tóra, amíg a vízben lévő lítiumkoncentráció el nem éri a 6% -os szintet, és a mélysárga árnyalatot. Ekkor a koncentrált sóoldatot vegyi üzemekbe szállítják, hogy kinyerjék belőle a lítiumot. A lítium mezőkön hatalmas mennyiségű vizet használnak a lítium kinyeréséhez, mivel a párologtató medencék vizét folyamatosan pótolni kell. A lítium mezők mintegy 21 millió liter vizet használnak naponta. | Fotó: Tom Hegen – The Lithium Series I.

A Tiszta Energia Tanács szerint 2021-ben Ausztrália villamos energiájának 32,5 százaléka származott tiszta energiaforrásokból, és az iparág fejlődése egyre gyorsul. A háztartási energiatárolás is növekszik. Egy nemrégiben készült jelentés szerint 2021-ben rekordszámú, 33 000 akkumulátort telepítettek.

“A nátrium akkumulátorunk drámai költségcsökkentési potenciállal rendelkezik, miközben négyszeres tárolókapacitást biztosít. Ez jelentős áttörést jelent a megújuló energiaforrások fejlesztése szempontjából, amely bár hosszú távon csökkenti a költségeket, eddig számos pénzügyi akadály állt a piacra lépés útjában” – mondta Dr. Zhao vezető kutató.

“Amikor nem süt a nap, és nem fúj a szél, olyan kiváló minőségű tárolási megoldásokra van szükségünk, amelyek nem kerülnek a földbe, és könnyen hozzáférhetőek helyi vagy regionális szinten.

Reméljük, hogy a költségeket csökkentő technológiával hamarabb elérhetjük a tiszta energia horizontját. Valószínűleg magától értetődő, de minél gyorsabban tudjuk dekarbonizálni — annál nagyobb esélyünk van a felmelegedés megfékezésére.

A bőséges erőforrások, például a nátrium – amely tengervízből feldolgozható – felhasználásával előállított tárolási megoldások szélesebb körben is nagyobb energiabiztonságot garantálhatnak, és lehetővé teszik, hogy több ország is csatlakozzon a dekarbonizáció felé történő elmozduláshoz.”

A laboratóriumi méretű akkumulátorokat (cion akkumulátorokat) sikeresen gyártották és tesztelték a Sydney Egyetem vegyészmérnöki létesítményében. A kutatók most azt tervezik, hogy továbbfejlesztik és kereskedelmi forgalomba hozzák a nemrég gyártott Ah-szintű tasakcellákat.

A tanulmány az Advanced Materials (.PDF)című folyóiratban jelent meg.

KÖZLEMÉNY
A kutatók nem jelentenek be versengő érdekeltséget. A kutatásban a Csungkingi Egyetem, az Adelaide-i Egyetem, a Wollongongi Egyetem, a pekingi Kínai Tudományos Akadémia és a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem kutatói működtek közre. A kutatást az Ausztrál Kutatási Tanács, a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány, a Központi Egyetemek Alapkutatási Alapjai és a Kínai Tudományos és Technológiai Minisztérium finanszírozta.

Rampasek László A.
Forrás: University of Sydney

---