Nhu cầu về năng lượng tái tạo đáng tin cậy đang tăng nhanh khi các quốc gia trên thế giới - bao gồm cả Thụy Sĩ - đẩy mạnh nỗ lực chống biến đổi khí hậu, tìm các giải pháp thay thế cho nhiên liệu hóa thạch và đạt được các mục tiêu chuyển đổi năng lượng do chính phủ của họ đặt ra. Nhưng năng lượng tái tạo không thể được đưa vào lưới điện một cách hiệu quả cho đến khi có cách lưu trữ nó trên quy mô lớn.
Tiến sĩ Danick Reynard cho biết: “Hầu hết các dạng năng lượng tái tạo đều phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, dẫn đến sự biến động lớn về nguồn điện mà chúng cung cấp. sinh viên tại Phòng thí nghiệm Điện hóa Vật lý và Phân tích của EPFL (LEPA). "Nhưng lưới điện không được thiết kế để quản lý những loại biến động này." Hydro, bởi vì nó có thể cung cấp năng lượng liên tục bất kể thời tiết, hiện đang thu hút sự chú ý ngày càng lớn.
Các nhà khoa học của LEPA đã làm việc trong vài năm về những thách thức kép của sản xuất hydro sạch và lưu trữ năng lượng. Họ vừa tiết lộ một hệ thống mới kết hợp pin dòng oxy hóa khử thông thường - hiện là một trong những phương pháp hứa hẹn nhất để lưu trữ năng lượng tĩnh quy mô lớn - với các lò phản ứng xúc tác tạo ra hydro sạch từ chất lỏng chạy qua pin. Hệ thống LEPA cũng hiệu quả như những hệ thống thông thường nhưng mang lại sự linh hoạt và khả năng lưu trữ năng lượng cao hơn. Nó cũng tạo ra hydro sạch với chi phí thấp hơn. Nghiên cứu của các nhà khoa học xuất hiện trong Báo cáo Tế bào Khoa học Vật lý.
Pin dòng oxy hóa khử hứa hẹn nhiều nhất về khả năng lưu trữ năng lượng
Pin dòng oxy hóa khử bao gồm hai bình được ngăn cách bởi một tế bào điện hóa. Hai chất lỏng điện phân có tính dẫn điện cao — một chất mang điện tích dương, một chất lỏng mang điện tích âm — lưu thông qua các bể chứa và đi qua tế bào để kích hoạt phản ứng hóa học trong đó các điện tử được trao đổi. Những loại pin này lưu trữ năng lượng ở dạng điện hóa, giống như pin lithium-ion được sử dụng trong điện thoại thông minh, nhưng tuổi thọ cao hơn nhiều cùng với khả năng tạo và lưu trữ năng lượng linh hoạt, có nghĩa là chúng có thể đáp ứng nhanh chóng với những biến động của cung và cầu điện năng.
Để tạo ra hệ thống của họ, các nhà khoa học LEPA đã sử dụng một pin lưu lượng oxy hóa khử thông thường và tăng cường nó bằng cách thêm hai lò phản ứng xúc tác. Các lò phản ứng này tạo ra hydro từ chất lỏng lưu thông qua các bể chứa. Reynard cho biết: “Hydro được tạo ra thông qua một quá trình xúc tác sử dụng năng lượng từ pin để phân tách các phân tử nước thành hai thành phần của chúng, hydro và oxy. “Nhưng hydro này chỉ có thể được coi là sạch nếu năng lượng được sử dụng để sạc pin có thể tái tạo được.”
Hydro sạch, tinh khiết với khả năng lưu trữ linh hoạt và nâng cao
của LEPA công nghệ mang lại một số lợi thế cho cả việc sản xuất hydro và lưu trữ năng lượng. Với pin dòng oxi hóa khử thông thường, một khi được sạc đầy, chúng không thể lưu trữ thêm năng lượng nữa. “Tuy nhiên, trong hệ thống của chúng tôi, khi pin được sạc đầy, nó có thể xả chất lỏng vào các lò phản ứng bên ngoài. Đến lượt chúng, chúng tạo ra hydro để có thể lưu trữ và sử dụng sau này, giải phóng không gian lưu trữ trong chính pin,” Reynard nói.
Hydro được tạo ra bởi hệ thống LEPA là tinh khiết và chỉ cần được làm khô và nén để lưu trữ tối ưu. Hệ thống đó cũng an toàn hơn các hệ thống thông thường, vì nó tạo ra oxy và hydro riêng biệt chứ không phải đồng thời, do đó ít nguy cơ xảy ra cháy nổ hơn.
Tương lai của các trạm sạc cho xe chạy bằng hydro?
Công nghệ của LEPA có thể đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng vận tải. Khi ngày càng nhiều tài xế áp dụng xe điện, nhu cầu về điện và hydro sạch sẽ tăng cao. Việc sạc các phương tiện này gây áp lực lên lưới điện và tạo ra mức tăng đột biến về phụ tải mà các đơn vị vận hành lưới điện khó có thể lập kế hoạch. Reynard cho biết: “Theo dữ liệu năm 2020 từ Văn phòng Năng lượng Liên bang Thụy Sĩ, lĩnh vực giao thông vận tải chiếm khoảng 33% mức tiêu thụ năng lượng ở Thụy Sĩ. “Pin của chúng tôi, ngoài việc sản xuất hydro, còn có thể đóng vai trò như bộ đệm để làm mượt các đỉnh của nhu cầu đó”.
ELE lần
-
ELE lầnhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsBộ thiết kế mới mở ra cánh cửa cho thế hệ chip tiếp theo
-
ELE lầnhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsLợi ích và Trường hợp sử dụng của SiC là gì mosfet?
-
ELE lầnhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsInfineon hỗ trợ phát triển hệ sinh thái trong nông nghiệp xanh
-
ELE lầnhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsThiết bị có thể gập lại mới nhất của Samsung Galaxy Z, ra mắt ngay