باتری فلز مایع سال آینده وارد چرخه مصرف می شود

یک باتری فلز مایع که توسط شرکت Ambri ساخته شده است، در اوایل سال آینده در تاسیسات 300 کیلووات ساعتی ایالت کلرادو، عملیاتی خواهد شد.

به گزارش تکناک، با توجه به تلاش کشورها برای ایجاد ظرفیت‌های انرژی تجدیدپذیر در قالب انرژی خورشیدی و بادی، نیاز به سیستم‌های ذخیره بلندمدت انرژی که می‌توانند شبکه را در زمان‌های متناوب پشتیبانی کنند، افزایش می‌یابد.

راه حل های مبتنی بر باتری لیتیوم یون برای این منظور عرضه شده است، اما با هزینه های بالای ذخیره انرژی 405 دلار برای هر کیلووات ساعت مواجه است. محققان MIT در مقاله‌ای در سال 2019 می‌گویند اگر تغییر به انرژی‌های تجدیدپذیر محقق شود، این هزینه‌ها باید به 20 دلار به ازای هر کیلووات ساعت کاهش یابد.

بیش از یک دهه پیش، دونالد سادووی، استاد بازنشسته MIT، کار را برای کاهش این هزینه ها آغاز کرده بود. نتیجه این تحقیقات یک باتری فلزی مایع است که به تجاری سازی و استقرار نزدیک تر شده است.

چه چیزی باتری های لیتیوم یونی را گران می کند؟

باتری های سنتی با استفاده از الکترودهای جامد و الکترولیت مایع ساخته می شوند. این اجزاء متعاقباً نیاز به تفکیک به واحدهای جداگانه از طریق اجرای غشاها و جداکننده ها را دارند.

بسته های باتری بزرگتر برای افزایش چگالی انرژی ساخته می شوند. اما، هزینه های مرتبط با اجزای اضافی، منجر به افزایش کلی هزینه تولید میشود.

در طول فرآیند شارژ و دشارژ، یون‌ها به داخل و خارج الکترودها مهاجرت می‌کنند که منجر به انبساط و انقباض این اجزا می‌شود. در طی چرخه های متعدد، این فعالیت منجر به خراب شدن مواد به کار رفته و کاهش ظرفیت باتری می شود. به همین دلیل است که باتری‌های لیتیوم یون طول عمر محدودی دارند.

با این حال، مفهوم فلز مایع سادووی به اجزای کمتری نیاز دارد، در نتیجه پتانسیل کاهش قابل توجه هزینه را ارائه می‌دهد.

باتری فلزی مایع چگونه کار می کند؟

طراحی باتری فلز مایع شامل سه لایه مجزا از مایع است که به دلیل تفاوت در چگالی آنها روی یکدیگر قرار می گیرند. متراکم ترین آن آنتیموان مذاب است که به عنوان کاتد عمل می کند، در حالی که سبک ترین آن، کلسیم است که به عنوان آند عمل می کند. پل زدن بین آنها توسط محلول نمک کلرید کلسیم است که به عنوان الکترولیت عمل می کند انجام می شود.

در فاز تخلیه، آند یون‌های کلسیم را آزاد می‌کند که به سمت کاتد مهاجرت می‌کنند و در نتیجه یک آلیاژ کلسیم-آنتیموان ایجاد می‌شود. در طول این فرآیند تخلیه، ترمینال منفی به طور کامل مورد استفاده قرار می گیرد و متعاقباً در چرخه شارژ بعدی بازسازی می شود.

همانطور که توسط سازندگان آن ادعا شده است جنبه سودمند این فرایند شیمیایی در فقدان اثر حافظه در باتری نهفته است. به گفته آنها، این باتری می تواند به طور موثر برای دو دهه بدون کاهش عملکرد کار کند.

از آنجایی که آنها به لیتیوم متکی نبودند، گروه سادووی نتوانست از پیشرفت فناوری باتری لیتیوم یونی استفاده کند. در عوض، آنها با چالش حل دقیق تمام پیچیدگی‌ها برای استفاده گسترده از باتری‌های خود مواجه شدند.

شرکت Ambri در سال 2010 راه اندازی شد و بیش از یک دهه بعد، راه حل ذخیره انرژی آن گواهینامه UL 1973 را دریافت کرده است که به آن اجازه می دهد برای کاربردهای ثابت و همچنین انرژی کمکی محرکه استفاده شود.

هزینه ذخیره سازی انرژی پیش بینی شده Ambri حدود 200 دلار در هر کیلووات ساعت است که تقریباً 50 درصد کمتر از هزینه ذخیره سازی باتری لیتیوم-یون است. با این حال، این رقم با هدف نهایی آنها برای هزینه ذخیره انرژی فاصله زیادی دارد.

این فناوری در یک سیستم ذخیره سازی 300 کیلووات ساعتی که برای شرکت برق Xcel Energy در آرورا، کلرادو ساخته میشود به کار خواهد رفت و انتظار می رود تا سال آینده عملیاتی شود. در آینده، پس از انجام آزمایش های مورد نیاز می‌توانید باتری‌های فلز مایع Ambri را ببینید که از مراکز داده مایکروسافت پشتیبانی می‌کنند.