Sloučenina může přeměnit úložiště energie pro velké sítě

Essential Scale-Out Computing by James Cuff (Smět 2019).

Anonim

Za účelem napájení celé komunity čistou energií, jako je solární a větrná energie, je zapotřebí spolehlivý záložní skladovací systém, který zajistí energii, když slunce nesvítí a vítr nefouká.

Jednou z možností je použít jakoukoli přebytečnou energii na bázi sluneční energie a větru, aby se nabíjely roztoky chemikálií, které mohou být následně skladovány pro použití při nedostatečném slunečním světle a větru. V tomto okamžiku mohou být chemické roztoky protilehlé náplně čerpány přes pevné elektrody, čímž vznikne elektronová výměna, která napájí elektrickou síť.

Klíčem k této technologii, nazývané baterie s redoxovým průtokem, je nalezení chemikálií, které nejen "nesou" dostatečný náboj, ale mohou být i dlouhodobě skladovány bez degradace, čímž se maximalizuje výroba energie a minimalizují se náklady na doplnění systému.

Vědci z univerzity v Rochesteru, kteří spolupracují s kolegy na univerzitě v Buffale, věří, že nalezli slibnou směsici, která by mohla přeměnit úložiště energie.

V článku publikovaném v časopise Chemical Science otevřený přístup časopisu Královské společnosti chemie, výzkumníci v laboratoři Ellen Matson, odborný asistent chemie, popisují modifikaci clusteru kovových oxidů, který má slibné elektroaktivní vlastnosti, takže je téměř dvojnásobně účinnější než nemodifikovaný shluk pro ukládání elektrochemické energie do baterie s redoxovým průtokem.

"Aplikace pro uchovávání energie s polyoxometaláty jsou v literatuře poměrně vzácné, " říká hlavní autor Lauren VanGelder, Ph.D. student v laboratoři Matsona. "Existuje možná jeden nebo dva příklady, které předcházely našemu, a skutečně nevyužily potenciál těchto systémů."

"Je to opravdu nevyužitá oblast molekulárního vývoje, " dodává Matson.

Klastr byl poprvé vyvinut v laboratoři německého chemik Johann Spandl a studoval jeho magnetické vlastnosti. Testy provedené společností VanGelder ukázaly, že sloučenina by mohla ukládat náboj v redox toku baterie, "ale nebyla tak stabilní, jak jsme doufali."

Nicméně tím, že Matson popisuje jako "jednoduchou molekulární modifikaci" - nahrazení methoxidových skupin odvozených od metanolu s ethoxidovými ligandy na bázi ethanolu - tým dokázal rozšířit potenciální okno, během kterého byl cluster stabilní, zdvojnásobením množství elektrickou energii, která by mohla být uložena v baterii.

Matson říká: "Co je opravdu skvělé v této práci je způsob, jakým můžeme vytvářet ethoxidové a methoxidové klastry za použití methanolu a ethanolu." Oba tyto činidla jsou levná, snadno dostupná a bezpečná pro použití. "Jednoduchá a účinná syntéza tohoto systému je zcela nový směr v oblasti vývoje nosičů nábojů, který podle našeho názoru stanoví nový standard v této oblasti."

Elektrochemické testování požadované pro tuto studii zahrnovalo zařízení a techniky, které nebyly dříve používány v laboratoři Matson. Spolupráce s Timotem Cookem, odborným profesorem chemie na univerzitě v Buffalu, a Anjula Kosswattaarachchi, čtvrtletní absolventkou laboratoře Cook. VanGelder navštívil laboratoř Cook pro výcvik na zkušebním zařízení a pomohl Kosswattaarachchi syntetizovat sloučeniny.

Obě skupiny požádaly o grant v rámci Národní vědecké nadace v rámci probíhající spolupráce s cílem dále upřesnit klastry pro použití v komerčních redox průtokových bateriích.

Matson zdůraznil "klíčovou úlohu", kterou hrála VanGelderová, která provedla počáteční testování a experimenty na klastrech, zatímco Matson byl na mateřské dovolené. "Jako absolventka třetího ročníku udělala neuvěřitelnou práci při zahájení tohoto projektu a hrála důležitou roli v řízení tohoto výzkumného úsilí v laboratoři, " říká Matson.

menu
menu