Butterfly på solpanel. Fotokreditt: Takver (cc 2.0)
Et batteri laget med urea, som vanligvis finnes i gjødsel og pattedyr, kan gi en billig måte å lagre energi produsert gjennom solenergi eller andre former for fornybar energi til forbruk i løpet av åpningstider.
Batteriet er ikke brennbart og inneholder elektroder laget av rikelig aluminium og grafitt. Elektrolyttens hovedbestanddel, urea, er allerede produsert industrielt av tonn for plantegjødsel.
"Så egentlig, det du har er et batteri laget med noen av de billigste og mest omfattende materialene du kan finne på jorden. Og det har faktisk god ytelse, "sier Hongjie Dai, professor i kjemi ved Stanford University. "Hvem ville trodd du kunne ta grafitt, aluminium, urea, og faktisk lage et batteri som kan sykle i ganske lang tid?"
I 2015 var Dai's lab den første til å lage et oppladbart aluminium batteri. Dette systemet ble belastet på mindre enn et minutt og varte tusenvis av ladingsutladninger. Labbet samarbeidet med Taiwans Industrial Technology Research Institute (ITRI) for å drive en motorsykkel med denne eldre versjonen, som hadde en stor ulempe: det innebar en dyr elektrolyt.
Den nyeste versjonen inneholder en urea-basert elektrolytt og er omtrent 100 ganger billigere enn 2015-modellen, med høyere effektivitet og en ladetid på 45 minutter. Det er første gang urea har blitt brukt i et batteri.
Kostnadsforskjellen mellom de to batteriene, sier Dai, er "som natt og dag." Funnene vises i Proceedings of National Academy of Sciences.
I motsetning til energi som kommer fra fossile brensel, kan solenergi hovedsakelig utnyttes når solen skinner. En solpanel pumper energi inn i elnettet i dagtid. Hvis den energien ikke forbruks med en gang, er den tapt som varme.
Etterspørselen etter fornybar teknologi vokser, det gjør også behovet for billige, effektive batterier å lagre energien til utgivelse om natten. Dagens batterier, som litium-ion eller blybatterier, er kostbare og har begrensede levetider.
Det nye batteriet kan gi en løsning på nettets lagringsproblem, sier doktorand Michael Angell. "Det er billig. Det er effektivt. Rutenettlagring er hovedmålet. "
Grid lagring er også det mest realistiske målet, på grunn av batteriets lave kostnader, høy effektivitet og lang syklus liv, sier Angell. En slags effektivitet, kalt Coulombic-effektivitet, er en måling av hvor mye ladning som utløper batteriet per ladingsenhet det tar i løpet av lading. Den Coulombic effektiviteten for dette batteriet er høy 99.7 prosent.
Selv om det også er effektivt, kan litiumionbatterier som ofte finnes i små elektronikk og andre enheter være brennbare. I kontrast er ureabatteriet brennbart og derfor mindre risikabelt.
"Jeg ville føle meg trygg hvis min reservebatteri i huset er laget av urea med liten sjanse for å forårsake brann," sier Dai.
For å oppfylle kravene til gridlagring, må et kommersielt batteri vare minst ti år. Ved å undersøke de kjemiske prosessene inne i batteriet, håper Angell å forlenge levetiden.
Utsiktene er lovende. I laboratoriet kan disse urea-baserte aluminiumionbatterier gjennomgå om 1,500-ladningssykluser med en ladetid på 45-minutt.
"Med dette batteriet er drømmen om at solenergi skal lagres i hver bygning og hvert hjem," sier Dai. "Kanskje det vil forandre hverdagen. Vi vet ikke. "
Batteriets patenter er lisensiert til AB Systems, grunnlagt av Dai. En kommersiell versjon er for tiden i utvikling.
Artikkel Kilde
Jackie Flynn for Stanford University
Det amerikanske energidepartementet, Global Networking Talent 3.0 Plan, Taiwan Education, og Taishan Scholar Project finansierte arbeidet.
Relaterte bøker
at InnerSelf Market og Amazon
