Метелик на сонячній панелі. Фотографія: Таквер (куб. 2.0)

Акумулятор, виготовлений із сечовиною, який зазвичай міститься у добривах та сечі ссавців, може забезпечити недорогий спосіб зберігання енергії, виробленої за допомогою сонячної енергії, або інших видів відновлюваної енергії для споживання в неробочий час.

Акумулятор є негорючим і містить електроди, виготовлені з великої кількості алюмінію та графіту. Основний інгредієнт його електроліту - сечовина вже виробляється промислово на тонну для рослинних добрив.

«Отже, по суті, у вас є акумулятор, виготовлений з одних з найдешевших та найпоширеніших матеріалів, які ви можете знайти на Землі. І це насправді має добрі показники », - говорить Хунцзе Дай, професор хімії Стенфордського університету. "Хто б міг подумати, що ви можете взяти графіт, алюміній, сечовину і насправді виготовити акумулятор, який може працювати досить довго?"

У 2015 році лабораторія Dai першою виготовила алюмінієву акумуляторну батарею. Ця система зарядилася менш ніж за хвилину і витримала тисячі циклів заряду-розряду. Лабораторія співпрацювала з Тайваньським науково-дослідним інститутом промислових технологій (ITRI) для створення мотоцикла із цією старою версією, яка мала один головний недолік: він включав дорогий електроліт.

Найновіша версія включає електроліт на основі сечовини і приблизно в 100 разів дешевший за модель 2015 року, з більш високою ефективністю та часом зарядки 45 хвилин. Це сечовина вперше використовується в акумуляторі.

Різниця у вартості між двома батареями, каже Дай, "як ніч і день". Висновки містяться в Праці Національної академії наук.

На відміну від енергії, що отримується з викопного палива, сонячну енергію по суті можна використовувати лише тоді, коли світить сонце. Сонячна панель перекачує енергію в електричну мережу протягом світлового дня. Якщо ця енергія не споживається відразу, вона втрачається у вигляді тепла.

По мірі зростання попиту на відновлювані технології зростає потреба в дешевих, ефективних акумуляторах, щоб накопичувати енергію для вивільнення вночі. Сучасні акумулятори, такі як літій-іонні або свинцево-кислотні акумулятори, є дорогими і мають обмежений термін служби.

Новий акумулятор може забезпечити вирішення проблеми зберігання енергосистеми, каже кандидат докторських наук Майкл Енджелл. “Це дешево. Це ефективно. Основною метою є зберігання в електромережі ».

Зберігання в електромережі також є найбільш реалістичною метою через низьку вартість акумулятора, високу ефективність та тривалий термін служби, говорить Енджелл. Одним із видів ефективності, що називається кулонівською ефективністю, є вимірювання того, скільки заряду виходить із батареї на одиницю заряду, яке воно приймає під час заряджання. Кулонівська ефективність цієї батареї висока - 99.7 відсотка.

Хоча вони також ефективні, літій-іонні акумулятори, які зазвичай зустрічаються в невеликій електроніці та інших пристроях, можуть бути легкозаймистими. На відміну від цього, сечовинний акумулятор є легкозаймистим і, отже, менш ризикованим.

"Я відчував би себе в безпеці, якби моя резервна батарея в моєму будинку була зроблена з сечовиною, і мало шансів викликати пожежу", - каже Дай.

Щоб задовольнити вимоги мережевого сховища, комерційному акумулятору доведеться прослужити щонайменше десять років. Досліджуючи хімічні процеси всередині батареї, Енджелл сподівається продовжити термін її служби.

Перспективи перспективні. У лабораторії ці алюмінієві іонні акумулятори на основі сечовини можуть пройти близько 1,500 циклів зарядки при 45-хвилинному заряді.

"За допомогою цієї батареї мрією є збереження сонячної енергії в кожній будівлі та в кожному будинку", - каже Дай. “Можливо, це змінить повсякденне життя. Ми не знаємо ".

Патенти на батарею отримали ліцензію AB Systems, заснованої Dai. На даний момент комерційна версія розробляється.

Джерело статті

Джекі Флінн для Стенфордський університет

Фінансували роботу Міністерство енергетики США, План глобальних мережевих талантів 3.0, Міністерство освіти Тайваню та Проект стипендіатів Тайшань.

Суміжні книги

at InnerSelf Market і Amazon