Бабочка на солнечной панели. Фото: Takver (cc 2.0)
Батарея, изготовленная из мочевины, обычно найденная в удобрениях и мочи млекопитающих, может обеспечить недорогой способ хранения энергии, произведенной за счет солнечной энергии или других видов возобновляемой энергии для потребления в нерабочее время.
Аккумулятор является негорючим и содержит электроды из обильного алюминия и графита. Основной ингредиент электролита, мочевина, уже производится промышленностью тонны для удобрений растений.
«По сути, у вас есть батарея, сделанная из самых дешевых и самых распространенных материалов, которые вы можете найти на Земле. И у него действительно хорошие показатели », - говорит Хунцзе Дай, профессор химии в Стэнфордском университете. «Кто бы мог подумать, что вы могли бы взять графит, алюминий, мочевину и действительно сделать батарею, которая может работать довольно долго?»
В 2015 лаборатория Дай была первой, кто сделал перезаряжаемую алюминиевую батарею. Эта система заряжалась менее чем за минуту и длилась тысячи циклов зарядки. Лаборатория сотрудничала с Тайваньским научно-исследовательским институтом промышленных технологий (ИТРИ), чтобы задействовать мотоцикл с этой более старой версией, который имел один главный недостаток: речь шла о дорогостоящем электролите.
Новейшая версия включает электролит на основе мочевины и примерно в 100 раз дешевле, чем модель 2015, с более высокой эффективностью и временем зарядки в течение 45 минут. Впервые мочевина используется в батарее.
Разница в стоимости двух батарей, по словам Дая, «как днем и ночью». Результаты представлены в Труды Национальной академии наук.
В отличие от энергии, получаемой из ископаемого топлива, солнечная энергия может быть использована только тогда, когда светит солнце. Солнечная панель подает энергию в электрическую сеть в дневное время. Если эта энергия не потребляется сразу, она теряется как тепло.
Поскольку спрос на возобновляемые технологии растет, также возникает потребность в дешевых и эффективных батареях для хранения энергии для выпуска в ночное время. Сегодняшние батареи, такие как литий-ионные или свинцово-кислотные батареи, являются дорогостоящими и имеют ограниченный срок службы.
Новая батарея может обеспечить решение проблемы хранения в сетке, говорит кандидат в докторантуру Майкл Анжелл. "Это дешево. Это эффективно. Хранение гридов является основной целью ».
По словам Ангела, хранение решетки также является наиболее реалистичной задачей из-за низкой стоимости, высокой эффективности и продолжительности цикла работы батареи. Одним из видов эффективности, называемых кулоновской эффективностью, является измерение того, сколько заряда выходит из батареи на единицу заряда, которое требуется во время зарядки. Кулоновская эффективность для этой батареи высока - 99.7 процентов.
Хотя и эффективные, литий-ионные батареи, обычно используемые в небольшой электронике и других устройствах, могут быть легковоспламеняющимися. Напротив, аккумулятор мочевины является легковоспламеняющимся и, следовательно, менее опасным.
«Я бы чувствовал себя в безопасности, если моя резервная батарея в моем доме сделана из мочевины с небольшой вероятностью возникновения огня», - говорит Дай.
Для удовлетворения потребностей хранения в сетях коммерческая батарея должна прослужить не менее десяти лет. Изучая химические процессы внутри батареи, Энджелл надеется продлить свою жизнь.
Перспективы перспективны. В лаборатории эти ионно-ионные батареи на основе мочевины могут проходить цикл зарядки 1,500 с минимальным временем зарядки 45.
«С этой батареей мечта заключается в том, чтобы солнечная энергия хранилась в каждом здании и в каждом доме», - говорит Дай. «Может быть, это изменит повседневную жизнь. Мы не знаем.
Патенты батареи были лицензированы для AB Systems, основанной Даем. В настоящее время разрабатывается коммерческая версия.
Статья Источник
Джеки Флинн для Стэнфордский университет
Департамент энергетики США, План 3.0 Глобального сетевого таланта, Министерство образования Тайваня и Проект ученых Тайшаня финансировали эту работу.
Книги по этой теме
at Внутренний рынок самовыражения и Amazon
