Uusi halvempi aurinkoakku on valmistettu Pee-ainesosasta
Perhonen aurinkopaneelissa. Valokuvaluotto: Takver (cc 2.0)

Ureasta valmistettu akku, joka esiintyy yleisesti lannoitteissa ja nisäkkään virtsassa, voisi tarjota edullisen tavan tallentaa aurinkoenergian tai muun uusiutuvan energian avulla tuotettua energiaa kulutukseen off-tuntia.

Akku on syttymätön ja sisältää runsaasti alumiinia ja grafiittia valmistettuja elektrodeja. Sen elektrolyytin pääasiallinen ainesosa, urea, on jo teollisesti tuotettu kasvien lannoitteiden tonnilla.

”Niinpä se, mitä sinulla on, on akku, jossa on joitakin halvimmista ja runsaimmista materiaaleista. Se on todella hyvä, ”sanoo Stanfordin yliopiston kemian professori Hongjie Dai. ”Kuka olisi uskonut, että voisit ottaa grafiittia, alumiinia, ureaa ja tehdä paristoa, joka voi kiertää melko kauan?”

2015issa Dai-laboratorio teki ensimmäisen ladattavan alumiiniakun. Tämä järjestelmä latautui alle minuutissa ja kesti tuhansia lataus- ja purkaussyklejä. Laboratorio teki yhteistyötä Taiwanin Industrial Technology Research Institutein (ITRI) kanssa voidakseen moottoripyörän tämän vanhemman version kanssa, jolla oli yksi suuri haittapuoli: siihen liittyi kallis elektrolyytti.

Uusin versio sisältää ureapohjaisen elektrolyytin ja on noin 100-kertaa halvempi kuin 2015-malli, ja sen tehokkuus ja latausaika ovat korkeammat. Se on ensimmäinen kerta, kun ureaa on käytetty akussa.

Kahden akun hintaero on Dai mukaan "kuin yö ja päivä". Tulokset näkyvät Proceedings of National Academy of Sciences.


sisäinen tilausgrafiikka


Toisin kuin fossiilisista polttoaineista peräisin oleva energia, aurinkoenergiaa voidaan hyödyntää vain silloin, kun aurinko paistaa. Aurinkopaneeli pumppaa energiaa sähköverkkoon päivänvalossa. Jos energiaa ei kuluteta heti, se häviää lämmönä.

Koska uusiutuvien energialähteiden kysyntä kasvaa, niin myös halpojen ja tehokkaiden paristojen tarve tallentaa energia vapautettavaksi yöllä. Nykyiset paristot, kuten litiumioni- tai lyijyakkujen paristot, ovat kalliita ja niillä on rajalliset käyttöikä.

Uusi akku voisi tarjota ratkaisun verkoston varastointiongelmaan, tohtori Michael Angell sanoo. ”Se on halpaa. Se on tehokasta. Ruudukko on tärkein tavoite. ”

Verkon varastointi on myös realistisin tavoite, koska akku on edullinen, tehokas ja pitkä elinkaari, Angell sanoo. Eräs tehokkuustyyppi, jota kutsutaan Coulombic-tehokkuudeksi, on mittaus siitä, kuinka paljon akku latautuu latauksen aikana. Tämän akun Coulombic-tehokkuus on korkea - 99.7 prosenttia.

Vaikka tehokaskin, pienissä elektroniikoissa ja muissa laitteissa yleisesti esiintyvät litiumioniakut voivat olla syttyviä. Sitä vastoin urean akku on syttyvää ja siten vähemmän riskialtista.

”Tunnen oloni turvalliseksi, jos varmuuskopio-paristoni on valmistettu ureasta, jossa on vähän mahdollisuutta aiheuttaa tulipaloa”, Dai sanoo.

Kaupallisen akun on kestettävä vähintään kymmenen vuotta verkkovarastointia varten. Tutkimalla akun sisällä olevia kemiallisia prosesseja, Angell toivoo pidentävänsä sen käyttöikää.

Näkymät ovat lupaavia. Laboratoriossa nämä ureapohjaiset alumiini-ioniakut voivat käydä läpi 1,500-latausjaksoja, joissa on 45-minuutin latausaika.

”Tämän akun avulla unelma on, että aurinkoenergia varastoidaan jokaisessa rakennuksessa ja jokaisessa kodissa”, Dai sanoo. ”Ehkä se muuttaa jokapäiväistä elämää. Emme tiedä.

Akun patentit on myönnetty Dai: n perustamalle AB-järjestelmälle. Kaupallinen versio on parhaillaan kehitteillä.

Artikkelin lähde

Jackie Flynn varten Stanfordin yliopisto

Työtä rahoittivat Yhdysvaltain energiaministeriö, Global Networking Talent 3.0 -suunnitelma, Taiwanin opetusministeriö ja Taishan Scholar -hanke.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon