طور العلماء الأمريكيون نوعًا جديدًا من بطاريات الملح المصهور ، والتي من المتوقع أن تحقق تخزينًا للطاقة على مستوى الشبكة عند درجة حرارة منخفضة وتكلفة منخفضة.

مع الارتفاع المستمر لمصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية ، هناك حاجة إلى حلول مبتكرة لتخزين الطاقة المتقطعة من الطبيعة. الحل المحتمل هو بطارية الملح المصهور ، والتي توفر مزايا لا تحتوي عليها بطاريات الليثيوم ، ولكن يجب حل بعض المشكلات.

اقترح العلماء في مختبرات سانديا الوطنية (مختبرات سانديا الوطنية) التابعة للإدارة الوطنية للسلامة النووية الأمريكية تصميمًا جديدًا يمكنه حل هذه العيوب وأظهروا بطارية ملح مصهور جديدة متوافقة مع الإصدار المتاح حاليًا. بالمقارنة ، يمكن بناء هذا النوع من بطاريات تخزين الطاقة بتكلفة أقل مع تخزين المزيد من الطاقة.

يعد تخزين كميات كبيرة من الطاقة بتكلفة رخيصة وفعالة هو المفتاح لاستخدام الطاقة المتجددة لتشغيل المدينة بأكملها. على الرغم من أنها تتمتع بالعديد من المزايا ، إلا أن هذا ما تفتقر إليه تقنية بطاريات الليثيوم باهظة الثمن. تعد بطاريات الملح المصهور حلاً أكثر فعالية من حيث التكلفة يستخدم أقطابًا كهربائية تظل منصهرة بمساعدة درجات الحرارة المرتفعة.

قال ليو سمول ، الباحث الرئيسي في المشروع: "لقد عملنا بجد لخفض درجة حرارة العمل لبطاريات الصوديوم المنصهرة إلى أدنى درجة حرارة فيزيائية ممكنة". "أثناء خفض درجة حرارة البطارية ، يمكن أيضًا تقليل التكلفة الإجمالية. يمكنك استخدام مواد أرخص. تتطلب البطاريات عزلًا أقل ، ويمكن أن تكون الأسلاك التي تربط جميع البطاريات أرق."

من الناحية التجارية ، يُطلق على هذا النوع من البطاريات اسم بطارية الصوديوم الكبريتية. تم تطوير بعض هذه البطاريات على مستوى العالم ، لكنها تعمل عادةً في درجات حرارة تتراوح من 520 إلى 660 درجة فهرنهايت (270 إلى 350 درجة مئوية). هدف فريق Sandia هو أقل من ذلك بكثير ، على الرغم من أن القيام بذلك يتطلب إعادة التفكير لأن المواد الكيميائية التي تعمل في درجات حرارة عالية ليست مناسبة للعمل في درجات حرارة منخفضة.

من المفهوم أن التصميم الجديد للعلماء يتكون من فلز صوديوم سائل ونوع جديد من خليط سائل. يتكون هذا المزيج السائل من يوديد الصوديوم وكلوريد الغاليوم ، والذي يسميه العلماء بالكاثوليت.

يحدث تفاعل كيميائي عندما تطلق البطارية الطاقة ، وتنتج أيونات الصوديوم والإلكترونات التي تمر عبر مادة الفصل الانتقائية للغاية وتصنع ملح اليوديد المصهور على الجانب الآخر.

يمكن أن تعمل بطارية الصوديوم والكبريت هذه عند درجة حرارة 110 درجة مئوية. بعد ثمانية أشهر من الاختبارات المعملية ، تم شحنه وتفريغه أكثر من 400 مرة ، مما يثبت قيمته. بالإضافة إلى ذلك ، يبلغ جهدها 3.6 فولت ، وهو ما يقول العلماء إنه أعلى بنسبة 40٪ من بطاريات الملح المصهور في السوق ، لذا فهي تتمتع بكثافة طاقة أعلى.

قالت مؤلفة البحث مارثا جروس: "بسبب الكاثوليت الجديد الذي ذكرناه في هذه الورقة ، نحن متحمسون جدًا لمقدار الطاقة التي يمكن حقنها في هذا النظام. بطاريات الصوديوم المنصهرة موجودة منذ عقود ، وهي منتشرة في جميع أنحاء العالم ، لكنهم لم يفعلوا ذلك من قبل. لم يتحدث أحد عنهم. لذا ، من الرائع أن تكون قادرًا على خفض درجة الحرارة وإعادة بعض البيانات والقول ، "هذا نظام قابل للتطبيق حقًا."

يحول العلماء انتباههم الآن إلى تقليل تكلفة البطاريات ، وهو ما يمكن تحقيقه عن طريق استبدال كلوريد الغاليوم ، الذي يعد أغلى بنحو 100 مرة من ملح الطعام. قالوا إن هذه التكنولوجيا لا تزال على بعد 5 إلى 10 سنوات من التسويق ، لكن ما يفيدهم هو سلامة البطارية لأنها لا تسبب خطر نشوب حريق.

قال مؤلف البحث إريك سبورك: "هذا هو أول عرض للدورة المستقرة طويلة المدى لبطارية الصوديوم المنصهر ذات درجة الحرارة المنخفضة". "سحرنا هو أننا حددنا كيمياء الملح والكيمياء الكهربية ، مما يسمح لنا بالعمل عند 230 درجة فهرنهايت بشكل فعال. العمل. هيكل يوديد الصوديوم منخفض الحرارة هو تعديل لبطاريات الصوديوم المنصهرة."