Een nieuwe combinatie van materialen ontwikkeld door Stanford-onderzoekers kan helpen bij het ontwikkelen van een oplaadbare batterij die de grote hoeveelheden hernieuwbare energie kan opslaan die door wind- of zonnebronnen wordt opgewekt. Met verdere ontwikkeling, de nieuwe technologie zou snel energie aan het elektriciteitsnet kunnen leveren, kosteneffectief en bij normale omgevingstemperaturen.

De technologie - een type batterij dat bekend staat als een stroombatterij - wordt al lang beschouwd als een waarschijnlijke kandidaat voor het opslaan van intermitterende hernieuwbare energie. Echter, tot nu toe waren de soorten vloeistoffen die de elektrische stroom konden produceren ofwel beperkt door de hoeveelheid energie die ze konden leveren of hadden extreem hoge temperaturen nodig of gebruikten zeer giftige of dure chemicaliën.

Stanford assistent-professor materiaalkunde en techniek William Chueh, samen met zijn Ph.D. student Antonio Baclig en Jason Rugolo, nu een technologie-prospector bij Alphabet's onderzoeksdochter X Development, besloten om natrium en kalium te proberen, die bij vermenging een vloeibaar metaal vormen bij kamertemperatuur, als de vloeistof voor de elektronendonor – of negatieve – kant van de batterij. theoretisch, dit vloeibare metaal heeft ten minste 10 keer de beschikbare energie per gram als andere kandidaten voor de negatieve zijde van een stroombatterij.

"We hebben nog veel werk te doen, " zei Baclig, "maar dit is een nieuw type stroombatterij die op een betaalbare manier een veel hoger gebruik van zonne- en windenergie mogelijk maakt met behulp van aarde-overvloedige materialen."

De groep publiceerde hun werk in het nummer van 18 juli van: Joule .

Zijkanten scheiden

Om het vloeibare metalen negatieve uiteinde van de batterij te gebruiken, de groep vond een geschikt keramisch membraan gemaakt van kalium en aluminiumoxide om de negatieve en positieve materialen gescheiden te houden en tegelijkertijd stroom te laten stromen.

De twee vorderingen hebben samen de maximale spanning van conventionele stroombatterijen meer dan verdubbeld, en het prototype bleef duizenden bedrijfsuren stabiel. Deze hogere spanning betekent dat de batterij meer energie kan opslaan voor zijn grootte, wat ook de kosten van het produceren van de batterij verlaagt.

"Een nieuwe batterijtechnologie heeft zoveel verschillende prestatiestatistieken om aan te voldoen:kosten, efficiëntie, maat, levenslang, veiligheid, enzovoort., " zei Baclig. "We denken dat dit soort technologie de mogelijkheid heeft, met meer werk, om ze allemaal te ontmoeten, daarom zijn we er enthousiast over."

Verbeteringen in het verschiet

Het team van Stanford Ph.D. studenten, die naast Baclig ook Geoff McConohy en Andrey Poletayev omvat, ontdekte dat het keramische membraan zeer selectief voorkomt dat natrium naar de positieve kant van de cel migreert - van cruciaal belang als het membraan succesvol zal zijn. Echter, dit type membraan is het meest effectief bij temperaturen hoger dan 200 graden Celsius (392 F). Op zoek naar een batterij op kamertemperatuur, de groep experimenteerde met een dunner membraan. Dit verhoogde het vermogen van het apparaat en toonde aan dat het verfijnen van het ontwerp van het membraan een veelbelovende weg is.

Ze experimenteerden ook met vier verschillende vloeistoffen voor de positieve kant van de batterij. De vloeistoffen op waterbasis degradeerden het membraan snel, maar ze denken dat een niet op water gebaseerde optie de prestaties van de batterij zal verbeteren.