Matuzalem zmieni rynek przechowywania energii
Obecnie wykorzystywane przez ludzkość źródła energii poważnie zanieczyszczają naszą planetę. W przyszłości będziemy musieli w coraz większym stopniu wykorzystywać czystą energię. Najłatwiej dostępne z nich, energia słoneczna i wiatrowa, wymagają jednak efektywnych systemów przechowywania.
Organiczne akumulatory przepływowe to potencjalnie tańsze i bezpieczniejsze alternatywy wobec akumulatorów litowo-jonowych czy wanadowych akumulatorów przepływowych. W ubiegłym roku informowaliśmy, że dzięki pracom naukowców z Uniwersytetu Harvarda akumulatory takie mogą zrewolucjonizować przechowywanie energii. Teraz ci sami uczeni stworzyli molekułę, która umożliwia skomercjalizowanie takich systemów, zapewniając im trwałość na wiele lat.
Chinon Matuzalem to dzieło profesorów Roya Gordona i Michaela Aziza z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). Zaprojektowaliśmy i stworzyliśmy nowy środek organiczny, który może przechowywać energię elektryczną i charakteryzuje się długotrwałą żywotnością. Zbadaliśmy proces degradacji molekuł, które wcześniej używaliśmy w organicznych akumulatorach przepływowych. A później stworzyliśmy nowe, bardziej stabilne molekuły, mówi profesor Gordon.
Poprzednio zaprezentowaliśmy urządzenie o wysokiej trwałości, ale dostarczające niskiego napięcia, co oznaczało niską gęstość przechowywanej energii, czyli wysoki koszt przechowywania danej ilości energii. Teraz mamy pierwszą molekułę, która jest zarówno długookresowo stabilna oraz dostarcza napięcie przekraczające jeden wolt. To wartość powszechnie uważana za taką, poza którą akumulator nadaje się do komercyjnego wdrożenia. Sądzę, że mamy tutaj pierwszy organiczny akumulator przepływowy, który spełnia wszystkie kryteria techniczne wymagane do zaimplementowania w praktyce, dodaje profesor Aziz.
Matuzalem to zmodyfikowany chinon, przedstawiciel powszechnie występującej molekuły towarzyszącej wielu procesom biologicznym. Badania laboratoryjne wykazały, że tempo degradacji molekuły wynosi mniej niż 0,01% na dzień i mniej niż 0,001% na cykl ładowania/rozładowania. Po ekstrapolacji okazuje się, że tempo degradacji nowej molekuły wynosi mniej niż 3% rocznie, a wykorzystujący ją akumulator wytrzyma dziesiątki tysięcy cykli ładowania/rozładowania.
Dodatkową zaletą chinonu Matuzalem jest jego wysoka rozpuszczalność, co oznacza, że pozwala na przechowywanie większej ilości energii w mniejszej objętości. Molekuła pracuje w środowisku lekko zasadowym, dzięki czemu można obniżyć koszt akumulatora poprzez użycie tańszych materiałów na obudowę i taniej polimerowej membrany oddzielającej anodę od katody.
To bardzo ważne badania i olbrzymi postęp w kierunku tanich wytrzymałych akumulatorów przepływowych. Takie urządzenia pozwolą na dołączenie do sieci energetycznej coraz większej liczby źródeł czystej, ale kapryśnej, zielonej energii, powiedział Imre Gyuk, który w Biurze ds. Elektryczności Departamentu Energii jest odpowiedzialny za projekty przechowywania energii elektrycznej. Departament Energii jest jednym ze sponsorów badań Aziza i Gordona.
Komentarze (5)
rahl, 26 lipca 2018, 19:31
Brak jednej, moim zdaniem najważniejszej informacji czyli szacowanego kosztu na 1kWh.
thikim, 26 lipca 2018, 21:02
Brak wielu informacji poza:
"więcej" , "lepiej" "ekologiczniej" "zdrowiej" "taniej" i "bezpieczniej".
Mariusz Błoński, 27 lipca 2018, 01:52
Takie coś znalazłem:
At the large production volumes necessary for gigawatt-scale grid storage, it is possible that DBEAQ may approach the cost of other functionalized anthraquinones, such as DHAQ and AQDS, the latter of which was recently estimated to be between $0.92/kg and $3.92/kg.23 Using $2.40/kg as a mid-range cost, this results in a capital cost of $17.60/kWh for the 2-electron-accepting DBEAQ in the negolyte in a 1.05 V battery. Similarly, we estimate the industrial-scale cost of potassium ferrocyanide to be around $2.15/kg,24 which amounts to a capital cost of about $32/kWh for the posolyte (see Estimated Cost of Electrolytes in the Supplemental Information). At $50/kWh, the total capital cost of these electrolytes stands at less than one-third of the cost of an all-vanadium electrolyte, for which the vanadium alone is currently priced at $160/kWh. Using a fluorine-free membrane such as Fumasep E−620 (K) should result in a product of membrane cost (<$25/m2 at large production volumes) and ASR (<1.5 Ω cm2) that is below $5/mΩ, which adds negligible cost to the system.25 Thus, if the DBEAQ production cost at scale turns out to be nearly as low as for AQDS and DHAQ,23,26 then this chemistry may have serious commercial potential, and DBEAQ-based flow batteries may be instrumental in accelerating the penetration of wind and photovoltaic electricity.
Jajcenty, 27 lipca 2018, 11:23
Jeśli dobrze zrozumiałem to jest koszt wytworzenia akumulatora, jeszcze trzeba to odnieść do liczby cykli. czy $50/10e4 czyli jakieś 0.5 centa/kwh*cykl. Nawet wysoki koszt początkowy może być uzasadniony jeśli ogniwo oferuje wysoką trwałość.
Mariusz Błoński, 27 lipca 2018, 19:25
Mówimy tutaj o ogniwach o pojemnościach liczonych w GWh do sieci energetycznych, więc pewnie koszt budowy/instalacji jest pomijalny przy kosztach elektrolitu. Więc wygląda to na całkiem sensowną alternatywę. Gdzieś widziałem, że Musk chciałby w najbliższych latach zejść poniżej 100 USD/kWh. To daje mniej więcej pojęcie, jakie są obecnie koszty większych systemów do przechowywania energii.