Yeni Teknoloji Yeni Nesil Sulu Akış Pillerini İyileştiriyor 

Yeni nesil su hücreli pillerin ömür sınırlarını aşmak için yeni teknoloji.

Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Bölümünden Profesör Hee-Tak Kim liderliğindeki bir araştırma ekibi, bozulmayı tanımlayarak ve çözerek rapor edilen tüm redoks akış pilleri arasında en iyi ömür beklentisine sahip su bazlı çinko / brom redoks akış pilleri (ZBB'ler) geliştirdi. çinko elektrotlarla ilgili sorun.

KAIST'in Nano-füzyon Araştırma Enstitüsündeki Gelişmiş Pil Merkezi başkanı Profesör Kim, “Yeni nesil su hücreli pillerin ömür sınırını aşmak için yeni bir teknoloji sunduk. Yalnızca geleneksel lityum iyon pillerden daha ucuz olmakla kalmaz, aynı zamanda yenilenebilir enerjinin genişlemesine ve yüzde 80'den fazla enerji verimliliğiyle çalışabilen enerji depolama sistemlerinin güvenli tedarikine katkıda bulunabilir. "

ZBB'lerin, 100 mA / cm2'lik yüksek akım yoğunluğunda bile 5.000 döngüden fazla stabil ömre sahip olduğu bulundu. Çinko-brom, çinko-iyot, çinko-demir ve vanadyum gibi diğer redoks çiftlerini kullanan, dünya çapında bildirilen Redox akış pillerine (RFB'ler) kıyasla en yüksek çıktı ve ömür beklentisini temsil ettiği de doğrulandı.

Son zamanlarda, yeni ve gece yarısı enerjiyi büyük miktarlarda depolayarak ve gerekirse yenilenebilir enerjinin aralıklı doğasını desteklemek ve zirveyi karşılamak için şebekeye tedarik ederek enerji kullanım verimliliğini artırabilen enerji depolama sistemine (ESS) daha fazla ilgi gösterildi. güç talebi.

Bununla birlikte, şu anda ESS'lerin temel teknolojisi olan lityum iyon piller (LIB'ler), doğal tutuşma ve yangın riskleri nedeniyle büyük miktarlarda elektrik depolayan ESS'ler için uygun olmadıkları için eleştiriliyor. Aslında, Kore'de LIB'leri kullanan toplam 33 ESS vakasında yangın kazası meydana geldi ve tüm ESS tesislerinin% 35'i kapatıldı. Bunun 700 milyar won'un üzerinde kayıpla sonuçlandığı tahmin ediliyor.

Sonuç olarak, su bazlı RFB'ler büyük ilgi gördü. Özellikle aktif madde olarak ultra düşük maliyetli bromür (ZnBr2) kullanan ZBB'ler, diğer RFB'lere göre yüksek hücre voltajı, yüksek enerji yoğunluğu ve düşük fiyat avantajlarıyla 1970'lerden beri ESS'ler için geliştirilmiştir. Ancak şimdiye kadar, çinko elektrotların neden olduğu kısa ömür nedeniyle ZBB'lerin ticarileştirilmesi ertelendi. Özellikle, şarj ve deşarj işlemi sırasında çinko metallerinin düzensiz "dendrit" büyüme davranışı, pilin ömrünü kısaltan dahili kısa devrelere neden olur.

Araştırma ekibi, düşük yüzey enerjili karbon elektrot yüzeyinde çinko çekirdeklerin yüzey difüzyonu yoluyla kendi kendine kümelenmenin gerçekleştiğini kaydetti ve kuantum mekaniğine dayalı bilgisayar simülasyonları ve transmisyon elektronu aracılığıyla çinko dendrit oluşumunun ana nedeninin kendi kendine birikim olduğunu belirledi. mikroskopi. Ayrıca, çinko çekirdeklerinin yüzey difüzyonunun bazı karbon fay yapılarında engellendiği ve böylece dendritlerin üretilmediği bulunmuştur.

Tek boşluk kusuru, burada bir karbon atomu çıkarıldığı, çinko çekirdeklerini ve elektronları değiştirdiği ve güçlü bir şekilde bağlandığı yüzey difüzyonunu engeller ve tek tip nükleer üretim / büyümeyi mümkün kılar. Araştırma ekibi, ZBB'lere yüksek yoğunluklu arıza yapısına sahip karbon elektrotları uygulayarak, LIB'lerden 30 kat daha yüksek bir şarj akımı yoğunluğunda (100 mA / cm2) 5.000'den fazla çevrimlik yaşam özellikleri elde etti. 

Yenilenebilir enerji gibi çevre dostu elektrik enerjisini, uzun ömür için güvenli ve ucuz redoks akışlı bataryalar sürebilen teknoloji ile özel sektöre sağlayabilen bu ESS teknolojisinin bir kez daha dikkat çekmesi bekleniyor.