Lityum-hava pilleri otomobiller, evler ve endüstri için enerji depolayabilir

April 12, 2019

Mevcut lityum iyon akü teknolojisi, muhtemelen önümüzdeki on yılların büyük enerji talebini karşılayamayacak. 2050 itibariyle, elektriğin dünyadaki enerji karışımının% 50'sini oluşturacağı tahmin edilmektedir. Bugün bu oran% 18'dir. Ancak yenilenebilir enerji üretimi için kurulu kapasitenin dört kat artması bekleniyor. Bu, daha verimli, daha ucuz ve çevre dostu piller gerektirecektir.

Bugün dünyanın birçok yerinde incelenen alternatiflerden biri de lityum hava pilidir. Bu tür bir cihaz arayışında Brezilya’nın çabalarından bazıları 11-12 Şubat 2019 tarihlerinde Londra’daki FAPESP Haftası’nın İkiinci gününde sunuldu.

Rubens Maciel Filho, "Bugün elektrikli arabalar hakkında çok fazla konuşma var. Bazı Avrupa ülkeleri de yanmalı motorları yasaklamayı düşünüyor. Ek olarak, güneş enerjisi gibi yenilenebilir kaynakların gün içinde üretilenleri depolamak için pillere ihtiyacı var," dedi. , Campinas Üniversitesi Kimya Mühendisliği Okulu (UNICAMP) profesörü.

Halen yalnızca laboratuvar ölçeğinde çalışan lityum hava pili, reaktif olarak ortamdaki oksijeni kullanır. Akü, lityum oksit oluşumu ile sonuçlanan bir elektrokimyasal tepkimeyle ilave enerji depolar.

"Elektrik enerjisini depolamanın sürdürülebilir bir yoludur. Gelişmelerle birlikte sayısız deşarj / şarj döngüsünü destekleyebilir. Ulaşımda, hem hafif hem de ağır taşıtlarda kullanım için büyük potansiyele sahiptir." araştırmacı dedi.

Ancak deneyleri ticari olarak uygulanabilir ürünlere dönüştürmek, süreçte meydana gelen elektrokimyasal reaksiyonların temellerini anlamayı içerir.

New Energy Innovation Center (CINE) direktörü Maciel, "İstenen reaksiyonlardan yararlanmamızı ve istenmeyen reaksiyonları azaltmamızı veya istenmeyen olaylardan kaçınmamızı sağlayan yeni materyallerin geliştirilmesini de gerektiriyor." Dedi. UNICAMP, Nükleer Enerji Araştırma Enstitüsü (IPEN) ve São Paulo Üniversitesi'ndeki São Carlos Kimya Enstitüsü (USP) birimlerinde merkez, Mühendislik Araştırma Merkezleri Programı (ERC) kapsamında FAPESP ve Shell tarafından desteklenmektedir.

Bazı fenomenlerin operandoda veya başka bir deyişle gerçek zamanlı olarak gözlenmesi gerektiğini açıklamaya devam etti. “Fikir, dinamik deneylerde meydana gelen reaksiyonları ve oluşan geçici kimyasal olsalar bile oluşan farklı kimyasal türleri takip etmektir.

Aksi takdirde, işlemdeki bazı aşamalar kaybolur ve batarya şarj süresi ve şarj süresi açısından yetersiz kalır. ”

Bu ölçümleri yapmak için araştırmacılar, Campinas'da bulunan Brezilya Enerji ve Malzemelerde Hafif Araştırma Merkezi'nde (CNPEM) Ulusal Senkrotron Işık Laboratuvarı'nı (LNLS) kullanıyor.

Oturum sırasında sunulan bir başka proje de kükürt-hava bataryalarıydı. Verimli olmamasına rağmen, ucuzdurlar ve saatlerce enerji depolarlar. Imperial College'den bir profesör olan Nigel Brandon, “En düşük maliyetle 24 saate kadar enerji depolayabilirler. Ana bileşenleri kükürt ve kostik sodadır ve çok ucuzdur. Bu yüzden onlara yatırım yapıyoruz” dedi.

Bu özelliklerden dolayı, evlerde veya iş yerlerinde kükürtlü hava pilleri kullanılabilir. Ancak Brandon, en büyük potansiyellerinin, 2050 yılına kadar% 80 oranında karbon salınımının Avrupa’daki karbon salınımını azaltması nedeniyle çok daha yaygın hale geleceği elektrikli arabalar için şarj istasyonları olduğuna inanıyor.

Oturum kolaylaştırıcı Brunel Üniversitesi'nden Geoff Rodgers, "Farklı pil projelerinin birbirleriyle rekabet etmediğini, birbirlerini tamamladıklarını vurgulamak önemlidir." Dedi.

Güneş, hidrojen ve biyoyakıtlar

Daha verimli piller, güneş enerjisi kullanımının artması beklenen bir senaryoda özellikle önemlidir. Gün boyunca tepe güneş ışınımı, geceleri çekilebilmesi için enerjinin verimli bir şekilde depolanması ihtiyacını gerektirecektir.

Maciel ayrıca gelecekte güneş enerjisini elektriğe dönüştürmek ve kimyasal ürünler elde etmek, hatta su hidrolizinden hidrojen elde etmek için kullanılabilecek daha verimli fotovoltaik hücreler geliştirmek için CINE'daki bir projeden bahsetti.

Sıvı hidrojen çok verimli bir yakıttır, ancak üretimi yüksek enerji maliyeti gerektirir. Biyoyakıtlar Brezilya'daki kadar uygun olmadığı için Birleşik Krallık'ta göz önünde bulundurulması gereken seçeneklerden biridir.

“Bitki hücre duvarlarının% 25'inden fazlasını oluşturan ve biyoyakıt üretiminin bir parçası olan aromatik bir polimer olan ligninin oksidasyonu için yeni bakteriyel enzimler arıyoruz. Amaç, biyoyakıtlar, yeni plastikler gibi yeni ürünler geliştirmek. ve endüstri için kimyasal ürünler, "diyor Warwick Üniversitesi'nden Timothy Bugg.