فراشة على الألواح الشمسية. رصيد الصور: Takver (نسخة إلى 2.0)
يمكن أن توفر البطارية المصنوعة من اليوريا ، والتي توجد عادة في الأسمدة والبول الثدييات ، وسيلة منخفضة التكلفة لتخزين الطاقة المنتجة من خلال الطاقة الشمسية أو غيرها من أشكال الطاقة المتجددة للاستهلاك خلال ساعات العمل.
البطارية غير قابلة للاشتعال وتحتوي على إلكترودات مصنوعة من الألومنيوم الغرافيت وفيرة. ويتم إنتاج عنصر اليوريا الرئيسي بالكهرباء ، بالفعل ، صناعيا بالطن للسماد النباتي.
"في الأساس ، ما لديك هو بطارية مصنوعة من بعض أرخص المواد وأكثرها وفرة التي يمكن أن تجدها على الأرض. كما أن لديها بالفعل أداء جيد »، كما يقول هونجي داي ، أستاذ الكيمياء بجامعة ستانفورد. "من كان يظن أنك تستطيع أن تأخذ الجرافيت والألمنيوم واليوريا ، وجعل في الواقع البطارية التي يمكن أن دورة لفترة طويلة جدا؟"
في 2015 ، كان مختبر Dai أول من صنع بطارية قابلة للشحن من الألومنيوم. تم شحن هذا النظام في أقل من دقيقة واستمر في آلاف دورات الشحن والتفريغ. تعاون المختبر مع معهد بحوث التكنولوجيا الصناعية في تايوان (ITRI) لتشغيل دراجة نارية مع هذه النسخة القديمة ، والتي كان لها عيب كبير واحد: أنها تنطوي على إلكتروليت باهظة الثمن.
يتضمن الإصدار الأحدث اليكتروليت القائم على اليوريا وهو عبارة عن زمن 100 أرخص من طراز 2015 ، مع كفاءة أعلى ووقت شحن دقائق 45. إنها المرة الأولى التي تستخدم فيها اليوريا في البطارية.
يقول داي إن فرق التكلفة بين البطاريتين "مثل الليل والنهار". تظهر النتائج في وقائع الاكاديمية الوطنية للعلوم.
على عكس الطاقة المشتقة من الوقود الأحفوري ، يمكن استخدام الطاقة الشمسية فقط عندما تكون الشمس مشرقة. تضخ لوحة شمسية الطاقة في الشبكة الكهربائية خلال ساعات النهار. إذا لم يتم استهلاك هذه الطاقة على الفور ، فستفقد كحرارة.
ومع ازدياد الطلب على التقنيات المتجددة ، تزداد الحاجة إلى بطاريات رخيصة وفعالة لتخزين الطاقة للإفراج عنها في الليل. بطاريات اليوم ، مثل بطاريات أيونات الليثيوم أو الرصاص الحمضية ، باهظة التكلفة ولها عمر محدود.
يمكن أن توفر البطارية الجديدة حلاً لمشكلة التخزين في الشبكة ، كما يقول مايكل آنجيل ، مرشح الدكتوراه. "إنه رخيص. انها فعالة. تخزين الشبكة هو الهدف الرئيسي ".
إن تخزين الشبكة هو أيضا الهدف الأكثر واقعية ، وذلك بسبب التكلفة المنخفضة للبطارية والكفاءة العالية ودورة الحياة الطويلة ، كما تقول آنجيل. نوع واحد من الكفاءة ، يسمى الكفاءة كولومبية ، هو قياس كمية الشحنة التي تخرج من البطارية لكل وحدة من الشحنة التي تحتاجها أثناء الشحن. كفاءة Coulombic لهذه البطارية عالية - 99.7 في المئة.
وعلى الرغم من كون بطاريات الليثيوم أيون فعالة أيضًا ، إلا أنها موجودة في الأجهزة الإلكترونية الصغيرة والأجهزة الأخرى ويمكن أن تكون قابلة للاشتعال. على النقيض من ذلك ، بطارية اليوريا قابلة للاشتعال وبالتالي أقل خطورة.
يقول داي: "أشعر بالأمان إذا كانت بطارية احتياطية في منزلي مصنوعة من اليوريا مع احتمال ضئيل لإحداث حريق".
لتلبية متطلبات تخزين الشبكة ، ستحتاج بطارية تجارية إلى عشر سنوات على الأقل. من خلال التحقيق في العمليات الكيميائية داخل البطارية ، تأمل آنجيل في إطالة عمرها.
التوقعات واعدة. في المختبر ، يمكن لبطاريات أيون الألومنيوم المعتمدة على اليوريا المرور عبر دورات الشحن 1,500 مع وقت شحن 45 دقيقة.
"بهذه البطارية ، فإن الحلم هو أن يتم تخزين الطاقة الشمسية في كل مبنى وكل منزل" ، يقول داي. "ربما سيغير الحياة اليومية. نحن لا نعرف. "
تم ترخيص براءات اختراع البطارية لشركة AB Systems التي أسستها شركة Dai. نسخة تجارية قيد التطوير حاليا.
المادة المصدر
جاكي فلين جامعة ستانفورد
ومولت وزارة الطاقة الأمريكية ، وخطة المواهب الشبكية العالمية 3.0 ، ووزارة التعليم في تايوان ، ومشروع Taishan Scholar.
كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ
at سوق InnerSelf و Amazon
