- تعمل بطارية تدفق الحديد لمدة 6,000 دورة دون فقدان ملحوظ في السعة
- الكيمياء الجديدة للإلكتروليت تقلل من مشاكل التدهور والتداخل الغشائي
- توفر المواد الحديدية بديلاً منخفض التكلفة لتخزين الطاقة المتجددة على نطاق واسع
يقول الباحثون في الصين إنهم حققوا تقدمًا جديدًا في بطاريات التدفق المعتمدة على الحديد التي يمكن أن تقلل من تكلفة تخزين الطاقة المتجددة بينما تمدد العمر الافتراضي القابل للاستخدام.
طور الفريق من معهد بحوث المعادن التابع للأكاديمية الصينية للعلوم إلكتروليت معاد تصميمه سمح لبطارية تدفق قلوية بالكامل من الحديد أن تعمل لأكثر من 6,000 دورة دون تدهور قابل للقياس في السعة، وفقًا للنتائج المنشورة في مواد الطاقة المتقدمة.
تمت دراسة بطاريات تدفق الحديد لسنوات ولكنها واجهت مشاكل في الاستقرار تعيق الاستخدام على المدى الطويل. تميل المواد النشطة داخل البطارية إلى التدهور أو التسرب عبر الأغشية، مما يقلل من الكفاءة ويقصر من العمر الافتراضي.
تستمر المقالة أدناه
الحديد أرخص بـ 80 مرة من الليثيوم
عالج الباحثون تلك القيود من خلال إعادة تصميم التركيب الجزيئي للإلكتروليت السالب المستخدم داخل النظام.
قام الفريق بتوليف 11 مركباً حديدياً مبنياً من 12 ligand عضوي قبل التعرف على مركب معروف باسم [Fe(HPF)BHS]⁴⁻ كأكثر المرشحين استقرارًا.
يخلق هيكله الضخم حماية مادية حول مركز الحديد، بينما تساعد مجموعات الشحنة السلبية على منع ردود الفعل غير المرغوب فيها وتقليل التداخل بين المواد عبر الغشاء.
أظهرت الاختبارات أن البطارية تعمل عند 80 mA·cm⁻² لأكثر من 6,000 دورة دون تدهور في السعة وكفاءة كولومبية متوسطة تبلغ 99.4٪، استنادا إلى بيانات الأداء الصادرة عن فريق البحث.
تحت ظروف التيار العالي، وصل النظام إلى كثافة طاقة قصوى تبلغ 392.1mW·cm⁻² بينما حافظ على كفاءة الطاقة تبلغ 78.5٪، مما يشير إلى أداء مستقر تحت الطلب الكهربائي الثقيل.
ربط الباحثون عدد الدورات بالاستخدام طويل الأمد، حيث قدروا أن الأداء يعادل أكثر من 16 عامًا من الاستخدام اليومي دون تدهور ملحوظ.
الحديد أرخص بأكثر من 80 مرة من الليثيوم كمواد خام، مما قد يجعل تخزين الطاقة على نطاق واسع أقل تكلفة بكثير، شريطة أن تتوسع التكنولوجيا بنجاح.
الحديد متاح أيضًا على نطاق واسع، حيث يحتل مرتبة بين المعادن الأكثر وفرة على الأرض، مما يقلل من القلق بشأن نقص الإمدادات مقارنة بالليثيوم.
تستخدم بطاريات التدفق الكاملة من الحديد إلكتروليتات قائمة على الماء بدلاً من السوائل القابلة للاشتعال الموجودة في أنظمة أيون الليثيوم. تُزيل هذه الكيمياء الظروف اللازمة للاحتراق الحراري، والذي هو التفاعل المتسلسل الذي يمكن أن يؤدي إلى حرائق البطاريات أو الانفجارات.
لا يزال تخزين الطاقة على نطاق واسع واحدًا من التحديات التقنية الرئيسية المرتبطة بتوسع الطاقة المتجددة، حيث تتذبذب توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية والرياح اعتمادًا على الظروف الجوية.
تحسن البحث في الاستقرار في الإلكتروليتات المعتمدة على الحديد، ولكن ستحدد الاختبارات على المدى الطويل خارج البيئات المضبوطة مدى أداء الكيمياء في تركيبات الشبكة الحقيقية.
عبر SCMP
تابع TechRadar على أخبار جوجل و أضفنا كمصدر مفضل للحصول على أخبارنا، تقييماتنا، وآرائنا في خلاصاتك.
