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Amerikanische Wissenschaftler haben eine neue Art von Flüssigsalzbatterie entwickelt, von der erwartet wird, dass sie eine Energiespeicherung auf Netzebene bei niedrigerer Temperatur und niedrigen Kosten ermöglicht.

20 Oktober, 2021

By hoppt

Mit dem kontinuierlichen Aufstieg erneuerbarer Energiequellen wie Wind- und Solarenergie sind kreative Lösungen erforderlich, um intermittierende Energie aus der Natur zu speichern. Eine mögliche Lösung ist eine Salzschmelze-Batterie, die Vorteile bietet, die Lithiumbatterien nicht haben, aber einige Probleme müssen gelöst werden.

Wissenschaftler der Sandia National Laboratories (Sandia National Laboratories) der US-amerikanischen National Nuclear Safety Administration haben ein neues Design vorgeschlagen, das diese Mängel beheben kann, und eine neue Salzschmelze-Batterie demonstriert, die mit der derzeit verfügbaren Version kompatibel ist. Im Vergleich dazu kann ein solcher Energiespeicher kostengünstiger gebaut werden und gleichzeitig mehr Energie speichern.

Die kostengünstige und effiziente Speicherung großer Energiemengen ist der Schlüssel zur Nutzung erneuerbarer Energien zur Stromversorgung der gesamten Stadt. Obwohl sie viele Vorteile mit sich bringt, fehlt es der teuren Lithium-Batterie-Technologie genau daran. Batterien mit geschmolzenem Salz sind eine kostengünstigere Lösung, bei der Elektroden verwendet werden, die mithilfe hoher Temperaturen geschmolzen bleiben.

„Wir haben hart daran gearbeitet, die Arbeitstemperatur von Batterien mit geschmolzenem Natrium auf die niedrigstmögliche physikalische Temperatur zu senken“, sagte Leo Small, der leitende Forscher des Projekts. „Während die Batterietemperatur gesenkt wird, können dadurch auch die Gesamtkosten gesenkt werden. Sie können billigeres Material verwenden. Batterien erfordern weniger Isolierung und die Drähte, die alle Batterien verbinden, können dünner sein.“

Im Handel wird dieser Batterietyp als Natrium-Schwefel-Batterie bezeichnet. Einige dieser Batterien wurden weltweit entwickelt, sie arbeiten jedoch normalerweise bei Temperaturen von 520 bis 660 °C (270 bis 350 °F). Das Ziel des Sandia-Teams liegt viel niedriger, obwohl dies ein Umdenken erfordert, da Chemikalien, die bei hohen Temperaturen wirken, nicht für den Einsatz bei niedrigeren Temperaturen geeignet sind.

Es versteht sich, dass das neue Design der Wissenschaftler aus flüssigem Natriummetall und einer neuartigen Flüssigkeitsmischung besteht. Dieses flüssige Gemisch besteht aus Natriumiodid und Galliumchlorid und wird von den Wissenschaftlern als Katholyt bezeichnet.

Eine chemische Reaktion findet statt, wenn die Batterie Energie freisetzt, wodurch Natriumionen und Elektronen entstehen, die durch das hochselektive Trennmaterial gelangen und auf der anderen Seite geschmolzenes Jodidsalz bilden.

Diese Natrium-Schwefel-Batterie kann bei einer Temperatur von 110 °C betrieben werden. Nach acht Monaten Labortests wurde es mehr als 400 Mal geladen und entladen, was seinen Wert unter Beweis stellte. Darüber hinaus beträgt die Spannung 3.6 Volt, was laut Wissenschaftlern 40 % höher ist als die der auf dem Markt erhältlichen Salzschmelze-Batterien, sodass sie eine höhere Energiedichte aufweist.

Forschungsautorin Martha Gross sagte: „Aufgrund des neuen Katholyten, über den wir in diesem Artikel berichtet haben, sind wir sehr gespannt darauf, wie viel Energie in dieses System eingespeist werden kann. Batterien mit geschmolzenem Natrium gibt es schon seit Jahrzehnten und sie sind auf der ganzen Welt verbreitet. Aber das war noch nie der Fall. Niemand hat darüber gesprochen. Daher ist es großartig, die Temperatur senken zu können, einige Daten zurückzubringen und zu sagen: „Das ist ein wirklich brauchbares System.“

Wissenschaftler richten ihr Augenmerk nun auf die Reduzierung der Batteriekosten, was durch den Ersatz von Galliumchlorid erreicht werden kann, das etwa 100-mal teurer ist als Speisesalz. Sie sagten, dass diese Technologie noch 5 bis 10 Jahre von der Kommerzialisierung entfernt sei, aber was für sie von Vorteil sei, sei die Sicherheit der Batterie, da dadurch keine Brandgefahr bestehe.

„Dies ist der erste Nachweis des langfristig stabilen Zyklus einer Niedertemperaturbatterie mit geschmolzenem Natrium“, sagte Forschungsautor Erik Spoerke. „Unsere Magie besteht darin, dass wir die Salzchemie und Elektrochemie bestimmt haben, die es uns ermöglicht, effektiv bei 230 °F zu arbeiten. Arbeit. Diese Niedertemperatur-Natriumiodidstruktur ist eine Modifikation von Batterien mit geschmolzenem Natrium.“

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