Окислительно-восстановительные батареи потока считают жизнеспособной технологией следующего поколения для очень эффективного аккумулирования энергии. Эти батареи используют электролиты, химические компоненты в решении, чтобы сохранить энергию. Ванадиевая окислительно-восстановительная батарея потока, например, использует ванадиевые ионы, расторгнутые в серной кислоте.
Будучи отделенным мембраной, два хранящих энергию электролита циркулируют в системе. Вместимость зависит от суммы электролитов и может легко быть увеличена или уменьшена в зависимости от применения.
Чтобы зарядить или освободить от обязательств батарею, ванадиевые ионы химически окислены или уменьшены, в то время как протоны проводят отделяющейся мембраной.Мембрана играет центральную роль в этой системе: С одной стороны, это должно отделить электролиты, чтобы предотвратить энергетическую потерю, сорвав.
С другой стороны, протоны должны провести мембраной, когда батарея заряжена или освобождена от обязательств. Чтобы позволить эффективное, коммерческое использование окислительно-восстановительного потока батареи, мембрана должна объединить обе этих функции, который все еще остается значительной проблемой для мембранных разработчиков до сих пор.
Текущая оценка – мембрана Nafion. Эта мембрана химически стабильная и водопроницаемая для протонов и известная за приложения топливного элемента H2.
Однако Nafion и подобные полимеры раздуваются, когда выставлено, чтобы полить и освободить их барьерную функцию для ванадиевых ионов. Химики полимера пытаются предотвратить ванадиевую утечку, изменяя молекулярную структуру таких мембран.Исследователи из Ахена и Сеула придумали совершенно другой подход: «Мы используем гидрофобную мембрану вместо этого.
Эта мембрана держит свои барьерные функции, так как она не раздувается в воде», объясняет Луг доктора Профессора. Мэттиас Весслинг. Он – вице-научный директор в Институте Лейбница Интерактивных Материалов и возглавляет председателя Химической Технологии в Рейнско-Вестфальском техническом университете Ахена. «Мы были приятно удивлены, когда мы обнаружили крошечные поры и каналы в гидрофобном материале, и они, кажется, переполнены водой.
Эти водные каналы позволяют протонам ехать через мембрану с высокой скоростью. Ванадиевые ионы, однако, слишком большие, чтобы провести мембраной». Диаметр каналов составляет меньше чем два миллимикрона, и барьерная функция, кажется, стабильна со временем: Даже после того, как одна неделя или 100 зарядок и освобождение ионов ванадия циклов не могли провести мембраной. «Мы достигли энергоэффективности до 99 процентов, в зависимости от тока. Это показывает, что наша мембрана – истинный барьер для ванадиевых ионов», говорит Весслинг.
Во всех проверенных плотностях тока, между 1 и 40 миллиамперами за квадратный сантиметр, ученые достигли 85-процентной энергоэффективности или больше тогда как обычные системы не превышают 76 процентов.Эти результаты предлагают новую модель транспорта. Вместо опухоли, полимера с внутренней микропористостью, под названием PIM, сжатый значительно. Молекулы воды, которые накапливаются в порах, но не в самом полимере, могли бы быть причиной этого явления.
Исследователи надеются начать дальнейшие исследования, чтобы проанализировать этот эффект подробно.В то время как явление озадачивающее, ученые из Ахена и Сеула выполнят дополнительные тесты на применение: они могут все еще улучшить гидрофобную мембрану для применения в окислительно-восстановительной батарее потока? И действительно ли мембрана стабильна в конечном счете?
Если это верно, гидрофобная мембрана могла бы действительно продвинуть практическое применение окислительно-восстановительных батарей потока и подобных систем аккумулирования энергии. Исследователи высоко мотивированы идеей стабильного энергоснабжения, используя стабильные источники энергии, делая вклад в стабильность частоты и энергосистему.