تم تطوير بطاريات التدفق لتخزين الطاقة المتصلة بالشبكة

تم تطوير بطاريات تدفق الزنك والبروم لتخزين الطاقة المتصلة بالشبكة. إنها تتيح لك توفير الكهرباء عن طريق تسوية الاستهلاك: فهي تتراكم الطاقة ليلاً وتطلقها أثناء النهار.

بطاريات التدفق هي أنظمة قابلة لإعادة الشحن تقوم بتخزين الطاقة في إلكتروليتات سائلة في خزانات خارجية. وهذا يجعلها قابلة للتطوير بسهولة وآمنة تمامًا. تحظى نسخة الزنك والبروم بأهمية خاصة بسبب كثافة الطاقة العالية والتكلفة المنخفضة للمواد، مما يجعل من الممكن اعتبارها بديلاً محتملاً للبطاريات التقليدية.

في مثل هذه البطاريات، يتم تخزين الكهرباء وإطلاقها عن طريق ضخ المحاليل السائلة من الخزانات الخارجية من خلال وحدة التفاعل المركزية. عند الشحن، تترسب أيونات الزنك على القطب السالب للمعدن، وتتأكسد أيونات البروميد إلى البروم على القطب الموجب. عند تفريغه، تنعكس التفاعلات: يذوب الزنك مرة أخرى في السائل ويتم تحويل البروم إلى بروميد، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة الكهربائية المخزنة.

ومع ذلك، لا يمكن لبطاريات تدفق البروم الحديثة أن تتباهى بالموثوقية. يؤدي البروم المنطلق أثناء الشحن إلى تدمير المكونات الرئيسية: الأقطاب الكهربائية وخطوط الأنابيب وحتى الخزانات نفسها. بالإضافة إلى ذلك، فهو متطاير وسام – حتى التسربات الصغيرة يمكن أن تلوث الهواء وتهيج الأغشية المخاطية وتؤثر على الجهاز العصبي.

وجد معهد داليان للفيزياء الكيميائية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم حلاً – وهو استخدام المصيدة الجزيئية. في هذا الدور استخدموا سلفامات الصوديوم (SANa).

بدأت SANa تفاعل عدم التناسب، وهي عملية الأكسدة والاختزال التي تربط غاز البروم في بروموسلفامات الصوديوم غير الضارة. أدى هذا التفاعل إلى خفض تركيز البروم الحر إلى مستوى مقبول يبلغ حوالي 7 مليمول/لتر.

كما أن ربط البروم في المصيدة أنتج أيضًا أثرًا جانبيًا مفيدًا: نقل إلكترونين، مما سمح للبطارية بتخزين المزيد من الطاقة. حققت بطارية التدفق المزودة بإضافات SANa كثافة طاقة تبلغ 152 واط ساعة/لتر مقابل 90 واط ساعة/لتر للإصدارات التقليدية.

وكنموذج أولي للتجارب، تم تجميع كتلة بقدرة خمسة كيلووات مكونة من 30 خلية متصلة متسلسلة. ونشرت نتائج اختباراته في المجلة طاقة الطبيعة.

يوفر التصميم الجديد أكثر من 700 دورة تشغيل مستقرة. كما أنها أرخص لأنها لا تتطلب أغشية ومضخات وخزانات باهظة الثمن مقاومة للتآكل. وعلى سبيل المقارنة، تفقد البطاريات التقليدية أداءها بشكل كبير بعد 30 دورة فقط.

ويأمل الباحثون أن تتيح النتائج إمكانية إنشاء بطاريات بروم آمنة ومتينة وعالية السعة لاستخدامها في أنظمة الطاقة واسعة النطاق.