Изследователи от Института за колоиди и интерфейси „Макс Планк“ разработват иновативен материал, получен от линалол – етеричен компонент на лавандуловото масло – в комбинация със сяра, което е обещаващ пробив в областта на съхранението на енергия от възобновяеми източници.
Тази нова комбинация има за цел значително да подобри издръжливостта и ефективността на натриево-серни батерии, проправяйки пътя за по-ефективно съхранение на електроенергия, генерирана от възобновяеми източници като вятърна и слънчева енергия.
Предизвикателството да се съхранява излишната електроенергия, когато тя не е непосредствено необходима, е едно от критичните препятствия в глобалния преход към устойчива енергия.
Големите батерии са от съществено значение за решаването на този проблем, като натриево-серните батерии се очертават като жизнеспособно решение поради многобройните си предимства.
Тайната на лавандуловото масло
В сравнение с конвенционалните литиево-йонни батерии, натриево-серните батерии разчитат на по-изобилни материали като натрий и сяра, които са лесно достъпни и имат много по-малко въздействие върху околната среда, когато се доставят.
Литият и кобалтът, ключови компоненти в литиево-йонната технология, често са свързани с вредни минни практики и допринасят за социална и политическа нестабилност.
Въпреки предимствата си, натриево-серните батерии имат присъщи ограничения, включително по-ниска енергийна плътност спрямо теглото им и по-малка продължителност на живота.
Изследователският екип от института „Макс Планк“ обаче е открил надежда в лавандуловото масло. С помощта на линалол е създаден уникален наноструктуриран материал, който смекчава един от основните проблеми на натриево-серните батерии: совалките на сяра.
Това явление се проявява, когато полисулфидите, създадени в катода на батерията, мигрират към анода, което води до реакции, които с течение на времето влошават работата на батерията.
Евгени Сенокос, който играе ключова роля в проучването на алтернативи на литиевите батерии в Института, разяснява тяхната новаторска методология.
„Ние капсулираме полисулфиди във въглероден наноматериал, който стабилизира и уплътнява структурата. Това ни позволява да разработим батерии, които са едновременно по-издръжливи и притежават по-висока енергийна плътност от съществуващите натриево-серни варианти“, обяснява Сенокос.
Натриево-серни батерии
Изследването на екипа подчертава ефективността на новия въглеродно-серен материал, който включва нанопори, оценени като около 100 000 пъти по-тесни от човешки косъм.
Тези миниатюрни пори улавят ефективно обемистите полисулфиди, като същевременно позволяват на натриевите йони – решаващи за процесите на зареждане и разреждане на батерията – да циркулират свободно.
В резултат на това предварителните тестове показват, че подобрените батерии запазват над 80 процента от първоначалния си капацитет за зареждане след 1500 цикъла на използване. Освен това въглеродните наносъдове удължават живота на батерията и увеличават нейния капацитет за съхранение.
Паоло Джусто, ръководител на групата в Института за колоиди и интерфейси Макс Планк, изразява ентусиазма си за потенциалните последици от това изследване.
„Чрез креативно използване на природните ресурси, ние откриваме иновативни решения за безбройните предизвикателства, породени от енергийния преход. Вярвам, че нашето изследване ще придобие значителна сила през следващите години, улеснявайки практическото преминаване на тази технология от лабораторията към приложения в реалния свят.“
Тъй като светът все повече се ориентира към възобновяемите енергийни източници, постижения като тези на Института „Макс Планк“ могат да се окажат от съществено значение за преодоляване на пречките, свързани със съхранението на енергия, и да осигурят по-устойчиво и надеждно енергийно бъдеще.
Източник: InterestingEngineering
