Az új organikus vízalapú akkumulátor technológia drasztikus költségcsökkentést és a működő energiatároló rendszerek fenntarthatóságát vetíti előre. A Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) által kifejlesztett technológia alacsony költségű és fenntartható szintetikus molekulákat használ a szokásos fémek helyett és utólagosan alkalmazható a már meglévő akkumulátorok esetében.
A folyékony akkumulátorok mind formájukban mind működésükben eltérnek a közönséges lítium-ion akkumulátoroktól. Az aktív vegyi anyagokat – folyékony elektrolitot – két külső tartályban tárolják. Ahhoz, hogy energiát generáljanak, ezt a két folyadékot egy központi rekeszbe szivattyúzzak, melyben egy membrán által elválasztott két elektród található. Az elektródok ionokat cserélnek ezen a membránon keresztül, ami elektromosságot generál. Elektromosság tárolásakor a folyamatot megfordítják.
A folyékony akkumulátorok biztonságosabbak es jóval méretezhetőbbek mint a lítium-ion elemek, jobban ellenállnak a hosszabb szüneteknek és magasabb hőmérsékleteknek, ezáltal jól alkalmazhatók az otthonokban használatos napelemek és szélturbinák által szolgáltatott megújuló energiák tárolására és visszanyerésére.
A kikötés az, hogy a standard elektrolit anyagok vanádium és bromid, melyek drágák és , veszélyesek és toxikus fémek. Csaknem 79% a létező folyékony elemeknek ebbe a kategóriába tartoznak.
De a Pacific Northwest National Laboratory kutatói azon a véleményen vannak, hogy az új organikus elektrolitjuk (metil viologén mint anód és 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl mint katód, és nátrium klorid mely lehetővé teszi a kisülést) új szabvánnyá válhat. Szerintük az új folyékony elem 180 USD / kWh költséggel járna, ami 60%-kal kevesebb, mint a tipikus vanádium alapú folyékony elemek ára. Az új folyékony elemeket úgy tervezték, hogy illeszthetők legyenek a meglévő rendszerekbe, ami szükségtelenné teszi a meglévő infrastruktúra helyettesítését.
A fent leirt technológiát a kutatók egy 600 mW-os elemen tesztelték le, és 100 ciklusra megőrizte „közel” 100%-os hatékonyságát, 20 – 100 mA áram sűrűség mellett. Az optimális teljesítményt – az elem eredeti feszültsége 70% -ának a megtartását – 40-50 mA között érték el.
Most a kutatók egy nagyobb teszt verzió elkészítésen dolgoznak, mely egy átlagos amerikai háztartás csúcsterhelését is képes lesz elbírni (kb. 5 kW – ig). A másik cél a ciklus szám növelése, az elektrolit lecserélése nélkül.
Na de máshol is folynak hasonló kutatások: a Harvardi Egyetem kutatói nemrég egy ugyancsak fenntartható folyékony elemet fejlesztettek ki, mely kinonokat – a természetben előforduló, fotoszintézisben részvevő vegyületek – és ferrocianidot, mely egy általánosan használt élelmiszer-adalék vagy műtrágya. Ez az elem közel azonos teljesítményű, de sokkal hosszabb ciklusidejű mint a PNNL által kifejlesztett változat, de alacsonyabb energia sűrűséggel rendelkezik.
Source: ENERGY, Richard Moss December 22, 2015 Advanced Energy Materials, Pacific Northwest National Laboratory