แบตเตอรี่ลิเธียมอากาศสามารถเก็บพลังงานสำหรับรถยนต์บ้านและอุตสาหกรรม

April 12, 2019

เทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบันอาจจะไม่สามารถรองรับความต้องการพลังงานจำนวนมหาศาลในทศวรรษหน้า คาดว่าภายในปี 2050 กระแสไฟฟ้าจะผลิตพลังงานผสม 50% ของโลก วันนี้อัตรานั้นคือ 18% แต่กำลังการผลิตติดตั้งสำหรับการผลิตพลังงานทดแทนคาดว่าจะเพิ่มเป็นสี่เท่า นี้จะต้องใช้แบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นราคาถูกและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

หนึ่งในทางเลือกที่กำลังศึกษาในหลาย ๆ ส่วนของโลกในปัจจุบันคือแบตเตอรี่ลิเธียม - แอร์ ความพยายามของชาวบราซิลในการค้นหาอุปกรณ์ดังกล่าวได้ถูกนำเสนอในวันที่สองของ FAPESP Week London ซึ่งจัดขึ้นระหว่างวันที่ 11-12 กุมภาพันธ์ 2019

"มีการพูดคุยกันมากมายในวันนี้เกี่ยวกับรถยนต์ไฟฟ้าบางประเทศในยุโรปกำลังคิดที่จะสั่งห้ามเครื่องยนต์เผาไหม้นอกจากนี้แหล่งพลังงานหมุนเวียนเช่นพลังงานแสงอาทิตย์ต้องการแบตเตอรี่เพื่อเก็บสิ่งที่สร้างขึ้นในระหว่างวันผ่านการแผ่รังสีจากแสงอาทิตย์" ศาสตราจารย์แห่งคณะวิศวกรรมเคมีของมหาวิทยาลัย Campinas (UNICAMP)

แบตเตอรี่ลิเธียมอากาศซึ่งทำงานในระดับห้องปฏิบัติการใช้ออกซิเจนในบรรยากาศเป็นรีเอเจนต์ แบตเตอรี่จะเก็บพลังงานเพิ่มเติมผ่านปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าซึ่งส่งผลให้เกิดลิเทียมออกไซด์

"มันเป็นวิธีการที่ยั่งยืนในการเก็บพลังงานไฟฟ้าด้วยความก้าวหน้ามันสามารถรองรับรอบการปล่อย / ชาร์จจำนวนมากมันมีศักยภาพที่ดีสำหรับการใช้งานในการขนส่งในยานพาหนะขนาดเล็กและขนาดใหญ่ นักวิจัยกล่าวว่า

แต่การเปลี่ยนการทดลองให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีขายในเชิงพาณิชย์นั้นเกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจพื้นฐานของปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในกระบวนการ

“ มันยังต้องการการพัฒนาวัสดุใหม่ที่ช่วยให้เราสามารถใช้ประโยชน์จากปฏิกิริยาตอบสนองที่ต้องการและลดหรือหลีกเลี่ยงวัสดุที่ไม่พึงประสงค์ได้” Maciel ผู้อำนวยการศูนย์นวัตกรรมพลังงานใหม่ (CINE) กล่าว ด้วยหน่วยงานที่ UNICAMP สถาบันวิจัยพลังงานนิวเคลียร์ (IPEN) และสถาบันเคมีSão Carlos ที่มหาวิทยาลัยเซาเปาโล (USP) ศูนย์นี้ได้รับการสนับสนุนโดย FAPESP และเชลล์ภายใต้ขอบเขตของโครงการศูนย์วิจัยวิศวกรรม (ERC)

เขาอธิบายต่อไปว่าปรากฏการณ์บางอย่างจำเป็นต้องถูกสังเกตในโอเปอแรโดหรือในคำอื่น ๆ ตามเวลาจริง "ความคิดคือการติดตามปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในการทดลองแบบไดนามิกและสารเคมีชนิดต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นแม้ว่าจะเป็นการชั่วคราว

มิฉะนั้นบางขั้นตอนในกระบวนการอาจสูญหายและแบตเตอรี่ไม่มีประสิทธิภาพในแง่ของเวลาในการชาร์จและระยะเวลาของการชาร์จ "

นักวิจัยกำลังใช้ National Synchrotron Light Laboratory (LNLS) ที่ศูนย์วิจัยแสงพลังงานและวัสดุแห่งบราซิล (CNPEM) ซึ่งตั้งอยู่ใน Campinas

อีกโครงการที่นำเสนอในระหว่างการประชุมเกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่กำมะถัน - อากาศ แม้จะไม่ได้มีประสิทธิภาพ แต่ก็มีราคาถูกและเก็บพลังงานได้นานหลายชั่วโมง “ พวกเขาสามารถเก็บพลังงานได้นานถึง 24 ชั่วโมงด้วยต้นทุนที่ต่ำมากส่วนผสมหลักคือซัลเฟอร์และโซดาไฟและราคาไม่แพงมากนั่นคือเหตุผลที่เราลงทุนกับพวกเขา” ไนเจลแบรนดอนศาสตราจารย์วิทยาลัยอิมพีเรียลกล่าว

ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้จึงสามารถใช้แบตเตอรี่กำมะถันในบ้านหรือธุรกิจได้ แบรนดอนเชื่อว่าศักยภาพที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของพวกเขาคือสถานีชาร์จสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าซึ่งจะกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นเนื่องจากเป้าหมายของยุโรปในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน 80% ภายในปี 2593

“ เป็นสิ่งสำคัญที่จะเน้นย้ำถึงความจริงที่ว่าโครงการแบตเตอรี่ที่แตกต่างกันนั้นไม่ได้แข่งขันกัน แต่จะเป็นการเสริมซึ่งกันและกัน "Geoff Rodgers จากมหาวิทยาลัยบรูเนลลอนดอนกล่าว

อาทิตย์ไฮโดรเจนและเชื้อเพลิงชีวภาพ

แบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่คาดว่าการใช้พลังงานแสงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้น รังสีดวงอาทิตย์สูงสุดในระหว่างวันจะต้องมีการจัดเก็บพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพดังนั้นจึงสามารถดึงออกมาในเวลากลางคืน

Maciel ยังได้พูดคุยเกี่ยวกับโครงการที่ CINE เพื่อพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งสามารถนำไปใช้ในอนาคตเพื่อเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้ารวมทั้งรับผลิตภัณฑ์เคมีหรือแม้กระทั่งไฮโดรเจนจากการไฮโดรไลซ์น้ำ

ไฮโดรเจนเหลวเป็นเชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพมาก แต่การผลิตมีค่าใช้จ่ายพลังงานสูง มันเป็นหนึ่งในตัวเลือกที่ได้รับการพิจารณาในสหราชอาณาจักรเนื่องจากเชื้อเพลิงชีวภาพไม่สามารถปฏิบัติได้เหมือนในบราซิล

"เรากำลังมองหาเอนไซม์แบคทีเรียใหม่สำหรับการออกซิเดชั่นของลิกนินซึ่งเป็นพอลิเมอร์อะโรมาติกที่มีผนังเซลล์พืชมากกว่า 25% และเป็นส่วนหนึ่งของการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพโดยมีเป้าหมายคือการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่เช่นเชื้อเพลิงชีวภาพพลาสติกใหม่ และผลิตภัณฑ์เคมีสำหรับอุตสาหกรรม "Timothy Bugg จาก University of Warwick กล่าว