به گزارش ساوت چاینا مورنینگ پست، در حال حاضر، هزینه لیتیوم به عنوان یک ماده خام صنعتی بیش از ۸۰ برابر آهن است. به گفته محققان، باتری آهنی ممکن است راه حلی برای یکی از بزرگترین گلوگاههای انتقال انرژی جهانی ارائه دهد.
تیمی از مؤسسه تحقیقات فلزات زیر نظر آکادمی علوم چین (CAS) از ساخت یک الکترولیت بسیار پایدار خبر دادند که قادر به تحمل هزاران چرخه شارژ-دشارژ بدون افت ظرفیت است.
این یک راه حل کمهزینه و طولانیمدت برای ذخیرهسازی انرژی در مقیاس بزرگ ارائه میدهد.
گذار انرژی جهانی با یک معضل حیاتی در ذخیرهسازی مزارع خورشیدی و بادی در مقیاسی کافی برای تثبیت شبکه مواجه است.
باتریهای جریان تمام-آهنی که به آهن فراوان و ارزان و الکترولیتهای غیرقابل اشتعال مبتنی بر آب متکی هستند، به عنوان یک کاندیدای جذاب برای ذخیرهسازی طولانیمدت ظاهر شدهاند.
با این حال، پذیرش تجاری همچنان با محدودیت ناشی از ناپایداری در آندی (آنولیت) مبتنی بر آهن در سمت منفی باتری، جایی که مواد فعال تخریب شده و از طریق غشاء نشت میکنند و طول عمر عملیاتی را به طور قابل توجهی کاهش میدهند، محدود باقی مانده است.
تیم چینی این چالش را در سطح مولکولی با چیزی که آنها به عنوان یک استراتژی «طراحی هم افزا» توصیف میکنند، حل کردند. محور این رویکرد، یک کمپلکس آهن جدید مهندسیشده است که هم به عنوان یک سپر ساختاری و هم به عنوان یک مانع الکترواستاتیک عمل میکند.
چارچوب مولکولی حجیم و سفت آن، محافظی فراهم میکند و به طور فیزیکی از حمله یونهای هیدروکسید به مرکز آهن جلوگیری میکند. همزمان، بار منفی متراکم مولکول، یک «میدان نیرو» الکترواستاتیک ایجاد میکند که گونههای با بار مشابه را دفع کرده و به طور مؤثر از عبور ماده فعال از غشاء جلوگیری میکند.
این باتری به طور پایدار برای بیش از 6 هزار چرخه بدون کاهش ظرفیت کار کرد. پس از 6 هزار چرخه، هیچ رسوبی، هیچ تجمعی از محصولات جانبی وجود نداشت و هم ساختار و هم برگشتپذیری دست نخورده باقی ماندند.
نتایج آزمون، که معادل بیش از ۱۶ سال استفاده روزانه است، به میانگین بازده کولن ۹۹.۴ درصد دست یافت که نشاندهنده حداقل واکنشهای جانبی است و حتی در توان خروجی بالا، بازده انرژی ۷۸.۵ درصد را حفظ کرد.
این پیشرفت در زمانی رخ میدهد که تلاشهای جهانی برای توسعه باتریهای جریان مبتنی بر آهن، که به عنوان جایگزینی امیدوارکننده برای سیستمهای لیتیوم-یونی در ذخیرهسازی در مقیاس شبکه دیده میشوند، تشدید شده است.
در ایالات متحده، شرکت ESS Tech Inc. طراحی باتری جریان آهنی اسیدی را پیش برده که به مصرف تجاری نزدیک میشود، اگرچه چالشهایی مانند تولید هیدروژن و تشكیل دندریت (رشد کریستالهای سوزنی شکل بر روی آندها در طول شارژ) همچنان باقی است.
در همین حال، تیمهای آکادمیک در مؤسسه فناوری جورجیا و مؤسسه پلیتکنیک ووستر در حال بررسی شیمیها و معماریهای سیستم جایگزین هستند.
در مقابل، پیشرفت آکادمی علوم چین بر روی یک سیستم قلیایی متمرکز شده و از مهندسی مولکولی دقیق برای ارائه عمر چرخه فوقطولانی استفاده میکند.
بر اساس بیانیه آکادمی علوم چین، «این تحقیق مجموعه کاملاً جدیدی از معیارهای طراحی را برای الکترولیتهای مبتنی بر آهن ایجاد میکند.»
منبع: scmp
