211service.com
Nanodeeltjesnetwerken beloven goedkopere batterijen voor opslag van hernieuwbare energie
Vloeistoffen die een stromend netwerk van deeltjes op nanoschaal bevatten, kunnen batterijen goedkoper maken om te produceren, en daardoor de kosten van het gebruik van grote hoeveelheden zonne- en windenergie verlagen.
Conventionele batterijen zijn veel te duur om uren elektriciteit van grote zonne-energiecentrales of windmolenparken op te slaan voor gebruik wanneer de zon niet schijnt of de wind niet waait. Maar de genetwerkte nanodeeltjes kunnen een goedkoper nieuw type batterij mogelijk maken, een zogenaamde flow-batterij.
Tegenwoordig is de totale hoeveelheid wind- en zonne-energie klein en bestaande fossiele brandstofcentrales kunnen eventuele tekorten compenseren. Maar hernieuwbare energie groeit snel, vooral in plaatsen zoals Californië, en de bestaande infrastructuur is misschien niet voldoende om ze te ondersteunen en de lichten aan te houden. Batterijen zijn schoner dan fossiele brandstoffen en kunnen ook veel sneller reageren op veranderingen in zon en wind dan fossiele brandstoffen.
Bij conventionele batterijen zijn de materialen die energie opslaan en de apparatuur om elektriciteit in en uit te halen verpakt in één container. In stroombatterijen zijn de materialen die energie opslaan vloeistoffen die in grote tanks kunnen worden bewaard en in een relatief klein apparaat kunnen worden gepompt dat de stroom onttrekt of de vloeistof oplaadt.
Het vergroten van de energieopslagcapaciteit van een stroombatterij is goedkoop en gemakkelijk: bouw gewoon grotere tanks. De materialen die nu in stroombatterijen worden gebruikt, zijn echter relatief duur en onderzoekers zoeken naar goedkopere alternatieven (zie Nieuw batterijmateriaal kan wind en zonne-energie helpen groot te worden en Startup EnerVault heroverweegt stroombatterijchemie).
Bij sommige alternatieven is het moeilijk om lading in en uit de materialen te krijgen; elektriciteit wordt alleen gewonnen uit het deel van de materialen dat in direct contact komt met een vlakke metalen plaat. Het nanodeeltjesnetwerk creëert paden waardoor elektriciteit door de vloeistof kan stromen. Dit maakt het bijvoorbeeld mogelijk om vijf tot zes keer meer energie te halen uit een experimenteel type stroombatterij gemaakt van lithium en zwavel. Het nanodeeltjesnetwerk is ontwikkeld in het laboratorium van Yet-Ming Chiang , een professor in materiaalkunde aan het MIT.
Nanodeeltjes worden al lang gebruikt in conventionele batterijen met vaste elektroden, maar wat de nieuwe ontwikkeling onderscheidt, is de vorm van een nanodeeltjesnetwerk in een vloeistof, en elektrische verbindingen in stand houden, zelfs als die vloeistof stroomt.
Het Amerikaanse ministerie van Energie schat dat batterijen, om zuinig te zijn, minder dan $ 100 per kilowattuur moeten kosten en tien jaar of langer mee moeten gaan. Dergelijke batterijen kosten nu honderden dollars per kilowattuur. Chiang zegt dat het mogelijk zou zijn om batterijen te bouwen die minder dan $ 100 per kilowattuur kosten met de nanodeeltjesnetwerken, maar de onderzoekers hebben nog niet aangetoond dat ze lang genoeg kunnen worden opgeladen om tien jaar mee te gaan.