สิ่งที่ต้องการคือ Crabtree กล่าวคือแบตเตอรี่ที่สามารถเก็บพลังงานและจำนวนมากสำหรับใช้ในภายหลัง “ถึงแม้ดวงอาทิตย์จะส่องแสงในตอนบ่าย ความต้องการสูงสุดก็มาถึงตอนพระอาทิตย์ตกดินเมื่อผู้คนกลับบ้าน เปิดไฟและทำอาหารเย็น” เขากล่าวเพื่อให้จ่ายไฟฟ้าได้อย่างแม่นยำในเวลากลางคืนหรือในวันที่มีเมฆมาก วันที่ไม่มีลมแรง ต้องใช้แบตเตอรี่ประเภทอื่น ด้วยการออกแบบ โฟลว์แบตเตอรีจึงเหมาะสมกับบิล แทนที่จะมีอิเล็กโทรดที่เป็นของแข็ง แบตเตอรี่แบบไหลจะเก็บพลังงานไว้ในถังสองถังแยกกันที่เต็มไปด้วยสารเคมี — อันหนึ่งมีประจุบวก อีกอันหนึ่งมีประจุลบ ปั๊มจะเคลื่อนย้ายของเหลวจากถังไปยังห้องกลางหรือ “กอง” ซึ่งโมเลกุลที่ละลายในของเหลวจะทำปฏิกิริยาเคมีที่เก็บและให้พลังงาน เมมเบรนที่อยู่ในสแต็กช่วยแยกไอออนบวกและลบออกจากกัน
เอียงใหม่ในการไหล
ต้นแบบแบตเตอรี่ไหล
X. CHEN ET AL/สิ่งแวดล้อมด้านพลังงาน วิทย์. 2016
การเคลื่อนที่ของกระดานหกของแบตเตอรี่ไหลนี้หมายความว่าไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องสูบน้ำราคาแพง (แสดงต้นแบบ) มอเตอร์ทิปแบตเตอรี่เพื่อให้แรงโน้มถ่วงสามารถเปลี่ยนวัสดุที่เก็บพลังงานไปไว้ตรงกลางซึ่งพลังงานเคมีจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้า การปรับมุมสามารถเร่งความเร็ว ช้าลง หรือหยุดการไหล
แบตเตอรี่ Flow สามารถเก็บพลังงานไว้ได้นานและให้พลังงานได้ตามต้องการ เนื่องจากของเหลวที่เก็บพลังงานถูกเก็บไว้ในถังภายนอก แบตเตอรีไม่น่าจะติดไฟ และสามารถสร้างได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความต้องการ หากต้องการเก็บพลังงานมากขึ้น ให้ใช้ถังที่ใหญ่ขึ้น
อย่างไรก็ตาม จนถึงตอนนี้ แบตเตอรี่แบบไหลมีราคาแพงในการผลิตและบำรุงรักษา และมีการใช้งานอย่างจำกัดในการจัดหาพลังงานสำรองบนกริด แบตเตอรีกระแสในปัจจุบันเต็มไปด้วยส่วนประกอบโลหะที่หายากและเป็นพิษ ซึ่งมักจะเป็นวาเนเดียม ด้วยชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้มากมาย เช่น แท็งก์ ปั๊ม ซีล และเซ็นเซอร์ การพังและการรั่วซึมเป็นเรื่องปกติ
ที่ MIT เชียงและเพื่อนร่วมงานกำลังพัฒนาแบตเตอรี่
แบบไหลที่สามารถข้ามข้อบกพร่องเหล่านั้นได้ หนึ่งคือแบตเตอรี่แบบนาฬิกาทรายที่ไม่ต้องใช้เครื่องสูบน้ำที่มีราคาแพงและยุ่งยาก กองที่เกิดปฏิกิริยาเคมีจะอยู่ตรงกลางตีบ โดยมีถังอยู่ด้านใดด้านหนึ่ง แรงโน้มถ่วงทำให้ของเหลวไหลผ่านกองได้เหมือนทรายในนาฬิกาทราย มอเตอร์ปรับมุมของแบตเตอรี่เพื่อเพิ่มความเร็วหรือชะลอการไหล
การออกแบบนาฬิกาทรายเป็นเหมือน “รถแนวคิด” เชียงกล่าว แม้ว่าผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะมีรูปร่างที่แตกต่างกันเล็กน้อย แต่การออกแบบสามารถใช้เป็นแบบจำลองสำหรับแบตเตอรี่กระแสไฟในอนาคต เพียงแค่เปลี่ยนความเอียงของอุปกรณ์ก็สามารถเพิ่มการจ่ายพลังงานสั้น ๆ ให้กับกริดในช่วงที่มีความต้องการสูงสุด หรือปล่อยพลังงานอย่างช้าๆ ในช่วงเวลาหลายชั่วโมงเพื่อให้เครื่องปรับอากาศและเครื่องทำความร้อนทำงานต่อไปเมื่อพระอาทิตย์ตกดิน
ในการออกแบบอื่นกลุ่มได้เปลี่ยนวาเนเดียมด้วย กำมะถันซึ่งมีราคาไม่แพงและอุดมสมบูรณ์ ที่ละลายในน้ำ (ราคาถูกและมีอยู่มากมาย) กำมะถันจะไหลเวียนเข้าและออกจากปล่องของแบตเตอรี่ ทำให้เกิดปฏิกิริยาที่กักเก็บหรือปล่อยพลังงาน คล้ายกับแบตเตอรี่ไหลในเชิงพาณิชย์ ขณะนี้กลุ่มกำลังปรับแต่งแบตเตอรี่ ซึ่งอธิบายครั้งแรกในปี 2014 ในNano Lettersโดยมีเป้าหมายเพื่อระดับพลังงานที่สูงขึ้น
ความท้าทายอีกประการหนึ่งในการพัฒนาแบตเตอรีแบบไหลคือการหาวิธีกักเก็บวัสดุแอคทีฟไว้ในถัง นั่นคืองานของเมมเบรนของแบตเตอรี่ แต่เนื่องจากโมเลกุลอินทรีย์ที่อยู่ในการพิจารณาสำหรับการใช้แบตเตอรี่นั้นมีขนาดเล็กเกือบตลอดเวลา พวกมันจึงเลื่อนผ่านเมมเบรนได้ง่ายเกินไป ทำให้อายุการใช้งานและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลดลง
แบตเตอรี่: โซเดียมกำมะถัน
วิธีการทำงาน:แกนโซเดียมหลอมเหลวแลกเปลี่ยนไอออนกับกำมะถันผ่านแผงกั้นอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง
ใช้สำหรับ:เก็บพลังงานขนาดใหญ่ (เก็บพลังงานที่เกิดจากลมหรือแสงอาทิตย์)
ข้อดี:วัสดุมีราคาถูกและอุดมสมบูรณ์ อายุการใช้งานค่อนข้างนาน
อุปสรรค:ต้องทำงานที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้ในรถยนต์ได้
ที่มา: Argonne National Lab
แทนที่จะเปลี่ยนเมมเบรน กลุ่มที่นำโดยนักเคมี Joaquín Rodríguez-López จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign ได้คิดค้นวิธีการเพิ่มปริมาณสารออกฤทธิ์ของแบตเตอรี่โดยการเปลี่ยนขนาดหรือการกำหนดค่า นักวิทยาศาสตร์ได้เชื่อมโยงโมเลกุลที่ออกฤทธิ์หลายสิบถึงหลายล้านโมเลกุลเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโครงสร้างขนาดใหญ่ที่มีลักษณะวงแหวน โมเลกุลยาวที่เกี่ยวโยงกับกระดูกสันหลังของพอลิเมอร์ หรือสารแขวนลอยของพอลิเมอร์ที่มีโมเลกุลมากถึงพันล้านโมเลกุล รายงานในวารสาร American Chemical Societyในปี 2014 .
Crabtree กล่าวว่าด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ แม้แต่ “เมมเบรนที่มีรูพรุนแบบธรรมดาและราคาไม่แพงก็มีประสิทธิภาพในการป้องกันครอสโอเวอร์” แบตเตอรีโฟลว์ต้นแบบที่ให้พลังงานต้นทุนต่ำและใช้งานได้นาน 20 ถึง 30 ปี คาดว่าจะแล้วเสร็จในปีหน้า
credit : echocolatenyc.com echotheatrecompany.org faithbaptistchurchny.org familytaxpayers.net felhotarhely.net fenyvilag.com funnypostersgallery.com gandgfamilyracing.com gremifloristesdecatalunya.com grlanparty.net
