باتری لیتیوم هوا می تواند انرژی را برای خودروها، خانه ها و صنعت ذخیره کند

April 12, 2019

تکنولوژی باتری لیتیوم یون احتمالا قادر نخواهد بود که تقاضای زیادی برای انرژی دهه های آینده داشته باشد. برآورد شده است که تا سال 2050، برق 50 درصد از انرژی جهان را تشکیل می دهد. امروز نرخ 18٪ است. انتظار می رود ظرفیت نصب شده برای تولید انرژی تجدید پذیر چهار برابر شود. این کار نیاز به باتری هایی با کارایی بالا، ارزان تر و سازگار با محیط زیست می کند.

یکی از گزینه هایی که امروزه در بسیاری از نقاط جهان مورد مطالعه قرار می گیرد، باتری لیتیوم هوا است. برخی از تلاش های برزیلی در جستجوی این دستگاه در روز دوم هفته FAPESP لندن که در تاریخ 11-12 فوریه 2019 برگزار شد، ارائه شد.

"امروز بحث زیادی در مورد اتومبیل های الکتریکی وجود دارد. بعضی از کشورهای اروپایی نیز در مورد ممنوعیت موتورهای احتراق فکر می کنند. علاوه بر این، منابع تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی نیاز به باتری برای ذخیره آنچه که در طول روز از طریق تابش خورشید تولید می شود، ذخیره می شود." Rubens Maciel Filho ، استاد دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه کمپیناس (UNICAMP).

باتری لیتیوم هوا که در حال حاضر تنها در مقیاس آزمایشگاهی کار می کند، از اکسیژن محیط به عنوان یک معرف استفاده می کند. باتری انرژی اضافی را از طریق یک واکنش الکتروشیمیایی تولید می کند که منجر به تشکیل اکسید لیتیوم می شود.

"این یک راه پایدار برای ذخیره انرژی الکتریکی است. با پیشرفت، می تواند از چرخه های مختلف تخلیه / شارژ پشتیبانی کند. این پتانسیل بالایی برای استفاده در حمل و نقل، در وسایل نقلیه سبک و سنگین دارد. همچنین می تواند در شبکه های توزیع برق کار کند." محقق گفت:

اما تبدیل آزمایشات به محصولات تجاری قابل اعتماد شامل درک مبانی واکنش های الکتروشیمیایی است که در این فرایند اتفاق می افتد.

Maciel، مدیر مرکز مرکز نوآوری انرژی (CINE)، گفت: "این همچنین نیاز به توسعه مواد جدیدی دارد که به ما امکان واکنش مطلوب را مهار می کند و باعث کاهش یا جلوگیری از واکنش های نامطلوب می شود." مرکز UNICAMP، موسسه تحقیقات انرژی هسته ای (IPEN) و موسسه شیمی سائو کارلوس در دانشگاه سائو پائولو (USP) مرکز توسط FAPESP و Shell در محدوده برنامه های مرکز تحقیقات مهندسی (ERC) پشتیبانی می شوند.

او توضیح داد که برخی از این پدیده ها باید در اپندورو یا به عبارت دیگر در زمان واقعی مشاهده شود. "ایده این است که پیگیری واکنش هایی که در آزمایش های پویا و گونه های شیمیایی مختلف ایجاد می شود، حتی اگر موقتا رخ دهد.

در غیر این صورت، برخی از مراحل در فرآیند از بین می روند و باتری در شرایط زمان شارژ و زمان شارژ ناکارآمد می شود. "

برای انجام این اندازه گیری ها، محققان از آزمایشگاه نور Synchrotron Light (LNLS) در مرکز تحقیقات انرژی و مواد معدنی برزیل (CNPEM)، واقع در Campinas، استفاده می کنند.

پروژه دیگری که در این جلسه ارائه شد، شامل باتری های گوگردی بود. باوجود این که کارآیی ندارند، ارزان و ذخیره انرژی برای چندین ساعت است. نیجل براندون، استاد کالج امپریال، می گوید: "آنها می توانند انرژی را تا 24 ساعت در هزینه های بسیار پایین ذخیره کنند. مواد تشکیل دهنده اصلی آن گوگرد و سود سوز هستند و بسیار ارزان هستند. به همین دلیل است که ما در آنها سرمایه گذاری می کنیم."

با توجه به این ویژگی ها، باتری های گوگرد هوا می توانند در خانه یا کسب و کار مورد استفاده قرار گیرند. با این حال، براندون معتقد است که بزرگترین پتانسیل آنها در ایستگاه های شارژ خودروهای الکتریکی است که به دلیل اهداف اروپایی برای کاهش 80٪ انتشار کربن تا سال 2050 بسیار رایج خواهد بود.

جف راجرز از دانشگاه برونل لندن، تسهیل کننده جلسه گفت: "مهم است که این واقعیت را برجسته کنیم که پروژه های مختلف باتری با یکدیگر رقابت نمی کنند، بلکه مکمل یکدیگر هستند."

خورشید، هیدروژن و سوخت های زیستی

باتری های با کارایی بیشتر در یک سناریو که در آن انتظار می رود استفاده از انرژی خورشیدی افزایش یابد، بسیار مهم است. تابش تابش خورشید در طول روز نیاز به نگهداری انرژی مناسب دارد تا بتواند در شب به آن برسد.

Maciel نیز در مورد یک پروژه در CINE صحبت کرد تا سلولهای فتوولتائیک کارآمدتری را که می توان در آینده برای تبدیل انرژی خورشیدی به برق و همچنین تولید محصولات شیمیایی یا حتی هیدروژن از هیدرولیز آب استفاده کرد، مورد استفاده قرار داد.

هیدروژن مایع سوخت بسیار کارآمد است، اما تولید آن مستلزم هزینه های بالای انرژی است. این یکی از گزینه هایی است که در انگلستان مورد توجه قرار گرفته است، زیرا سوخت های زیستی در برزیل به همان اندازه پایدار نیستند.

"ما به دنبال آنزیم های جدید باکتریایی برای اکسیداسیون لیگنین، یک پلیمر آروماتیک است که بیش از 25 درصد از دیواره های سلولی گیاهی را تشکیل می دهد و بخشی از تولید بیو سوخت است. هدف این است که محصولات جدیدی مانند سوخت های زیستی، پلاستیک های جدید تولید کنیم تیموتی بگل از دانشگاه وارویک گفت: "محصولات شیمیایی برای صنعت،" گفت: