محققان آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام (PNNL) دریافتند که حل کردن یک تکه قند در الکترولیت باتری جریان، حداکثر توان خروجی آن را تا 60 درصد افزایش می‌دهد. علاوه بر این، باتری پس از یک سال چرخه شارژ و دشارژ مداوم تقریباً هیچ ظرفیتی را از دست نداد.
باتری جریان نوعی سلول الکتروشیمیایی است که در آن انرژی شیمیایی توسط دو جزء شیمیایی حل شده در مایعاتی که از طریق سیستم در طرف های مخالف یک غشا پمپ می شوند، تامین می شود. انتقال یون درون سلولی (همراه با جریان الکتریکی از طریق یک مدار خارجی) در سراسر غشاء رخ می دهد در حالی که هر دو مایع در فضاهای مربوطه خود گردش می کنند. ظرفیت انرژی آن نیز تابعی از حجم الکترولیت و قدرت آن تابعی از سطح الکترودها است.
تقریباً همه باتری‌های فعلی آن نوع باتری‌هایی نیستند که در ماشین‌ها یا لپ‌تاپ‌ها انتظار دارید. آنها معمولاً برای کارهای طولانی مدت و در مقیاس بزرگ ذخیره انرژی مناسب هستند. از این رو، در سال‌های اخیر علاقه زیادی به آنها وجود دارد، زیرا شهرها تلاش می‌کنند منبع انرژی متناوب روزانه و فصلی خود را هموار کرده و انرژی‌های تجدیدپذیر را توسعه دهند.
همانطور که قبلا ذکر شد، باتری‌های جریان معمولاً از دو مایع تشکیل شده‌اند، یک آنولیت و یک کاتولیت، که به طور جداگانه ذخیره می‌شوند و سپس در یک غشای انتخابی یونی پمپ می‌شوند تا در صورت نیاز برق، برق تولید کنند. این نوع باتری مزایای خاصی دارد. به عنوان مثال، می توانید سیستم خود را با جایگزینی الکترولیت تخلیه شده با الکترولیت شارژ شده شارژ کنید، یا می توانید آن را با برق AC شارژ کنید تا چرخه تخلیه را معکوس کنید.
محققان آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام اولین کسانی بودند که سعی کردند قندی به نام بتا سیکلودکسترین را در یک آنولیت سلولی حل کنند، به این امید که به حل مشکلی کاملاً متفاوت کمک کند. آنها انتظار نداشتند این کار باعث افزایش باتری شود.
Ruzhou Feng، نویسنده ارشد این مطالعه می گوید: ما به دنبال راهی آسان برای حل کردن فلورنول بیشتر در الکترولیت های مبتنی بر آب خود بودیم. بتا سیکلودکسترین کمک کرد، اما فایده واقعی آن توانایی شگفت انگیز کاتالیزوری آن بود.
آنها به همراه محققان دانشگاه ییل مکانیسم پشت این تقویت را کشف کردند. آنها دریافتند که قند پروتون های با بار مثبت را می پذیرد و حرکت الکترون های با بار منفی را به غشای سلولی و در سراسر آن متعادل می کند.
پس از یک تنظیم کوچک، محققان توانستند سرعت واکنش و در نتیجه عملکرد موثر باتری را تا 60 درصد افزایش دهند.
وی وانگ، محقق PNNL و عضو اصلی این مطالعه گفت: «این یک رویکرد کاملاً جدید برای توسعه الکترولیت‌ها برای باتری‌های جریان است. ما نشان دادیم که می توانید از نوع کاملاً متفاوتی از کاتالیزور استفاده کنید که تبدیل انرژی را تسریع می کند و علاوه بر این، به دلیل حل شدن در الکترولیت مایع، امکان انجماد و رسوب سیستم را از بین می برد.
هنگامی که تحویل نیرو بهینه شد، محققان به سمت آزمایش دوام و طول عمر رفتند تا ببینند آیا افزودن شکر بر طول عمر الکترولیت تأثیر می گذارد یا خیر.
آنها بیش از یک سال به طور مداوم باتری را شارژ و دشارژ کردند و با تعجب متوجه شدند که باتری ظرفیت کمی را از دست داده است.
شایان ذکر است که باتری‌های جریان معمولاً بسیار طولانی‌تر از باتری‌های لیتیومی دوام می‌آورند، اما محققان می‌گویند این اولین بار است که یک باتری جریانی چنین طول عمری را نشان می‌دهد.
۵۸۵۸