ความต้องการพลังงานหมุนเวียนที่เชื่อถือได้กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ประเทศต่างๆ ทั่วโลก รวมถึงสวิตเซอร์แลนด์ ได้เพิ่มความพยายามในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ค้นหาทางเลือกอื่นแทนเชื้อเพลิงฟอสซิล และบรรลุเป้าหมายการเปลี่ยนผ่านพลังงานที่กำหนดโดยรัฐบาลของพวกเขา แต่พลังงานหมุนเวียนไม่สามารถรวมเข้ากับโครงข่ายไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพจนกว่าจะมีวิธีการจัดเก็บในปริมาณมาก
Danick Reynard, Ph.D. กล่าวว่า "รูปแบบพลังงานหมุนเวียนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ ซึ่งส่งผลให้เกิดความผันผวนอย่างมากในพลังงานที่จ่ายไป นักศึกษาที่ห้องปฏิบัติการเคมีไฟฟ้ากายภาพและวิเคราะห์ของ EPFL (LEPA) “แต่โครงข่ายไฟฟ้าไม่ได้ออกแบบมาเพื่อจัดการกับความผันผวนเหล่านี้” เนื่องจากไฮโดรเจนสามารถจ่ายพลังงานได้อย่างสม่ำเสมอโดยไม่คำนึงถึงสภาพอากาศ ซึ่งกำลังได้รับความสนใจเพิ่มขึ้น
นักวิทยาศาสตร์ของ LEPA ได้ทำงานมาหลายปีเกี่ยวกับความท้าทายสองประการของการผลิตไฮโดรเจนสะอาดและการจัดเก็บพลังงาน พวกเขาเพิ่งเปิดตัวระบบใหม่ที่รวมแบตเตอรี่รีดอกซ์โฟลว์แบบเดิม ซึ่งเป็นหนึ่งในวิธีการที่มีความหวังมากที่สุดสำหรับการจัดเก็บพลังงานแบบคงที่ขนาดใหญ่ กับเครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาที่ผลิตไฮโดรเจนสะอาดจากของเหลวที่ไหลผ่านแบตเตอรี่ ระบบ LEPA นั้นมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับระบบทั่วไป แต่ให้ความยืดหยุ่นและความจุในการจัดเก็บพลังงานที่มากกว่า นอกจากนี้ยังผลิตไฮโดรเจนสะอาดด้วยต้นทุนที่ต่ำลง งานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ปรากฏใน เซลล์รายงานวิทยาศาสตร์กายภาพ.
แบตเตอรีรีดอกซ์โฟลว์ถือเป็นคำมั่นสัญญาสูงสุดสำหรับการจัดเก็บพลังงาน
แบตเตอรี่รีดอกซ์โฟลว์ประกอบด้วยถังสองถังคั่นด้วยเซลล์ไฟฟ้าเคมี ของเหลวอิเล็กโทรไลต์นำไฟฟ้าสูงสองชนิด—อันหนึ่งมีประจุบวก, อีกอันหนึ่งมีประจุลบ—หมุนเวียนผ่านถังและผ่านเซลล์เพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีที่มีการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน แบตเตอรี่เหล่านี้เก็บพลังงานในรูปแบบเคมีไฟฟ้า เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ในสมาร์ทโฟน แต่มีอายุการใช้งานยาวนานกว่ามากและมีความสามารถในการผลิตและจัดเก็บพลังงานที่ยืดหยุ่น ซึ่งหมายความว่าสามารถตอบสนองต่อความผันผวนของแหล่งจ่ายไฟและความต้องการได้อย่างรวดเร็ว
ในการสร้างระบบ นักวิทยาศาสตร์ของ LEPA ได้นำแบตเตอรี่รีดอกซ์โฟลว์แบบธรรมดามาปรับปรุงโดยการเพิ่มเครื่องปฏิกรณ์ตัวเร่งปฏิกิริยาสองตัว เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ผลิตไฮโดรเจนจากของเหลวที่หมุนเวียนผ่านถัง “ไฮโดรเจนถูกสร้างขึ้นด้วยกระบวนการเร่งปฏิกิริยาที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เพื่อแยกโมเลกุลของน้ำออกเป็นสององค์ประกอบ คือ ไฮโดรเจนและออกซิเจน” Reynard กล่าว “แต่ไฮโดรเจนนี้ถือได้ว่าสะอาดก็ต่อเมื่อพลังงานที่ใช้ในการชาร์จแบตเตอรี่นั้นสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้”
สะอาด ไฮโดรเจนบริสุทธิ์พร้อมความจุที่เพิ่มขึ้นและยืดหยุ่น
เลปา เทคโนโลยี มีข้อดีหลายประการสำหรับทั้งการผลิตไฮโดรเจนและการกักเก็บพลังงาน สำหรับแบตเตอรี่รีดอกซ์โฟลว์แบบทั่วไป เมื่อชาร์จเต็มแล้ว จะไม่สามารถกักเก็บพลังงานได้อีก “อย่างไรก็ตาม ในระบบของเรา เมื่อแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว จะสามารถปล่อยของเหลวเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ภายนอกได้ พวกมันจะผลิตไฮโดรเจนที่สามารถจัดเก็บและนำไปใช้ในภายหลังได้ ทำให้มีพื้นที่ว่างในแบตเตอรี่มากขึ้น” Reynard กล่าว
ไฮโดรเจนที่ผลิตโดยระบบ LEPA นั้นบริสุทธิ์ และจำเป็นต้องทำให้แห้งและบีบอัดเท่านั้นเพื่อการจัดเก็บที่เหมาะสมที่สุด ระบบดังกล่าวยังปลอดภัยกว่าระบบทั่วไป เนื่องจากจะสร้างออกซิเจนและไฮโดรเจนแยกจากกันมากกว่าพร้อมกัน ดังนั้นจึงมีความเสี่ยงที่จะระเบิดน้อยกว่า
อนาคตของสถานีชาร์จรถยนต์ไฮโดรเจน?
เทคโนโลยีของ LEPA อาจมีประโยชน์อย่างยิ่งในการใช้งานด้านการขนส่ง เมื่อคนขับรถยอมรับมากขึ้นเรื่อย ๆ ยานพาหนะไฟฟ้าความต้องการไฟฟ้าและไฮโดรเจนสะอาดจะเพิ่มขึ้น การชาร์จยานพาหนะเหล่านี้สร้างแรงกดดันต่อโครงข่ายไฟฟ้า และสร้างภาระงานที่หนักหน่วงซึ่งยากสำหรับผู้ให้บริการโครงข่ายไฟฟ้าในการวางแผน “ตามข้อมูลปี 2020 จากสำนักงานพลังงานแห่งสหพันธรัฐสวิส ภาคการขนส่งคิดเป็น 33% ของการใช้พลังงานในสวิตเซอร์แลนด์” Reynard กล่าว “แบตเตอรี่ของเรา นอกเหนือจากการผลิตไฮโดรเจนแล้ว ยังสามารถใช้เป็นบัฟเฟอร์สำหรับการปรับยอดที่ต้องการให้ราบรื่นขึ้น”
ELE ไทม์ส
-
ELE ไทม์สhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsชุดออกแบบใหม่เปิดประตูสู่ชิปรุ่นต่อไป
-
ELE ไทม์สhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsประโยชน์และกรณีการใช้งานของ SiC . คืออะไร มอสเฟต?
-
ELE ไทม์สhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsInfineon สนับสนุนการพัฒนาระบบนิเวศในการเกษตรสีเขียว
-
ELE ไทม์สhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsอุปกรณ์พับได้ Samsung Galaxy Z รุ่นล่าสุด วางจำหน่ายแล้ว