הצורך באנרגיה מתחדשת אמינה גדל במהירות, כאשר מדינות ברחבי העולם-כולל שוויץ-מגבירות את מאמציה להילחם בשינויי האקלים, למצוא אלטרנטיבות לדלקים מאובנים ולהגיע ליעדים של מעבר האנרגיה שקבעו ממשלותיהם. אך לא ניתן לשלב אנרגיה מתחדשת ברשתות החשמל ביעילות עד שיש דרך לאחסן אותה בקנה מידה גדול.
"רוב צורות האנרגיה המתחדשת תלויות בתנאי מזג האוויר, מה שמביא לתנודות גדולות בכוח שהם מספקים", אומר דניק ריינארד, דוקטורט. סטודנט במעבדה לאלקטרוכימיה פיזית ואנליטית של EPFL (LEPA). "אבל רשתות חשמל אינן מיועדות לנהל תנודות מסוג זה." מימן, מכיוון שהוא יכול לספק אנרגיה באופן עקבי ללא קשר למזג האוויר, מושך כעת תשומת לב הולכת וגוברת.
מדעני LEPA עובדים כבר כמה שנים על האתגרים הכפולים של ייצור מימן נקי ואחסון אנרגיה. הם חשפו זה עתה מערכת חדשה המשלבת סוללה רגילה של זרימת חימצון-כיום אחת השיטות המבטיחות ביותר לאחסון אנרגיה נייחת בהיקפים גדולים-עם כורים קטליטיים המייצרים מימן נקי מהנוזל העובר דרך הסוללה. מערכת LEPA יעילה לא פחות מהמקובלות, אך מציעה גמישות רבה יותר ויכולת אחסון אנרגיה. הוא גם מייצר מימן נקי בעלות נמוכה יותר. המחקר של המדענים מופיע ב דוחות תאים מדעי הגוף.
סוללות זרימת Redox מקיימות את ההבטחה הגדולה ביותר לאחסון אנרגיה
סוללות זרימת Redox מורכבות משני מיכלים המופרדים בתא אלקטרוכימי. שני נוזלי אלקטרוליט מוליכים מאוד - אחד עם מטען חיובי, אחד עם מטען שלילי - מסתובבים דרך הטנקים ועוברים את התא כדי לעורר תגובה כימית שבה חילופי אלקטרונים. סוללות אלו אוגרות אנרגיה בצורה אלקטרוכימית, בדיוק כמו סוללות הליתיום-יון המשמשות בסמארטפונים, אך עם אורך חיים ארוך בהרבה ועם יכולות ייצור ואחסון גמישות, כלומר הן יכולות להגיב במהירות לתנודות באספקת הביקוש והביקוש.
כדי ליצור את המערכת שלהם, מדעני LEPA לקחו סוללה רגילה של זרימת חימצון ושיפרו אותה על ידי הוספת שני כורים קטליטיים. כורים אלה מייצרים מימן מהנוזל המסתובב דרך המיכלים. "המימן נוצר באמצעות תהליך קטליטי שמשתמש באנרגיה מהסוללה כדי לפצל מולקולות מים לשני מרכיביהם, מימן וחמצן", אומר ריינארד. "אבל מימן זה יכול להיחשב נקי רק אם האנרגיה המשמשת לטעינת הסוללות היא מתחדשת."
מימן נקי וטהור עם יכולת אחסון משופרת וגמישה
של LEPA טֶכנוֹלוֹגִיָה מציע מספר יתרונות הן לייצור מימן והן לאגירת אנרגיה. עם סוללות זרימת חיזור קונבנציונליות, ברגע שהן טעונות במלואן, הן לא יכולות לאגור עוד אנרגיה. "עם זאת, במערכת שלנו, ברגע שהסוללה טעונה במלואה, היא יכולה לפרוק נוזל לכורים החיצוניים. הם בתורם מייצרים מימן שניתן לאחסן ולהשתמש בו מאוחר יותר, ולפנות מקום אחסון בסוללה עצמה", אומר ריינארד.
המימן המיוצר על ידי מערכת LEPA הוא טהור ורק צריך לייבש ולדחוס אותו לאחסון אופטימלי. מערכת זו גם בטוחה יותר מהמערכות המקובלות, מכיוון שהיא מייצרת את החמצן והמימן בנפרד ולא בו זמנית, כך שיש פחות סיכון לפיצוץ.
העתיד של תחנות הטעינה לרכבי מימן?
הטכנולוגיה של LEPA עשויה להיות שימושית במיוחד ביישומי תחבורה. ככל שיותר ויותר נהגים מאמצים כלי רכב חשמליים, הביקוש לחשמל ומימן נקי ימריא. הטעינה של רכבים אלה מפעילה לחץ על רשתות החשמל ויוצרת זינקים בעומס שקשה למפעילים ברשת לתכנן. "על פי נתוני משרד האנרגיה הפדרלי השוויצרי לשנת 2020, תחום התחבורה מהווה כ -33% מצריכת האנרגיה בשוויץ", אומר ריינארד. "הסוללות שלנו, בנוסף לייצור מימן, יכולות לשמש גם כמאגרות להחלקת פסגות בביקוש הזה."
ELE טיימס
-
ELE טיימסhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsערכת עיצוב חדשה פותחת את הדלת לדור הבא של שבבים
-
ELE טיימסhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsמהם היתרונות ושימושי השימוש ב- SiC מוספים?
-
ELE טיימסhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsאינפיניון תומכת בפיתוח מערכות אקולוגיות בחקלאות ירוקה
-
ELE טיימסhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsהמכשירים האחרונים המתקפלים של סמסונג גלקסי Z, יצאו עכשיו