โลหะที่เป็นสนิมอาจเป็น แบตเตอรี่ ที่โครงข่ายพลังงานต้องการ

เราต้องการวิธีเพิ่มเติมในการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียน ถึงเวลาแล้วหรือยังที่ แบตเตอรี่ โลหะ-อากาศจะเปล่งประกาย?

เราต้องการทางเลือกอื่นแทนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพื่อเก็บพลังงานหมุนเวียนจำนวนมาก Zbynek ฝังศพบน Unsplash

ไฟฟ้าเน่าเสียง่าย ถ้าไม่ได้ใช้ในขณะที่ถูกสร้างขึ้น มันจะกระจายตัวอย่างรวดเร็วเป็นความร้อน การแยกคาร์บอนออกจากโครงข่ายไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์สามารถกลายเป็นจริงได้ก็ต่อเมื่อสามารถจัดเก็บและใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมจำนวนมหาศาลได้ตลอดเวลา อย่างไรก็ตาม เราไม่สามารถใช้ประโยชน์จากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และลม 24/7 ได้

ในปัจจุบัน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นส่วนสำคัญของตลาดสำหรับการจัดเก็บพลังงาน แต่มีราคาแพงเกี่ยวข้องกับการขุดโลหะหายากและอยู่ ห่างไกลจากสิ่งแวดล้อม ที่ยั่งยืน การค้นหาทางเลือกอื่นที่ไม่ทำลายระบบนิเวศน์เป็นสิ่งสำคัญ และจนถึงขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์กำลังวิเคราะห์การเปลี่ยนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยใช้วัตถุดิบ เช่น โซเดียม แมกนีเซียม และแม้แต่น้ำทะเล แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุตสาหกรรมพลังงานได้ลงทุนในแบตเตอรี่โลหะ-อากาศเพื่อเป็นโซลูชั่นรุ่นต่อไปสำหรับการจัดเก็บพลังงานกริด 

แบตเตอรี่โลหะ-อากาศได้ รับการออกแบบครั้งแรกใน ปีพ.ศ. 2421 เทคโนโลยีนี้ใช้ออกซิเจนในบรรยากาศเป็นแคโทด (ตัวรับอิเล็กตรอน) และขั้วบวกของโลหะ (ตัวให้อิเล็กตรอน) แอโนดนี้ประกอบด้วยโลหะราคาถูกและมีอยู่มากมาย เช่น อะลูมิเนียม สังกะสี หรือเหล็ก Yet-Ming Chiang ศาสตราจารย์ด้านไฟฟ้าเคมีจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์กล่าวว่า “โลหะทั้งสามนี้ขึ้นสู่จุดสูงสุดในแง่ของการใช้งานแบตเตอรี่โลหะ-อากาศ 

ในปีพ.ศ. 2475แบตเตอรี่สังกะสี-แอร์เป็นแบตเตอรี่โลหะ-อากาศประเภทแรก ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องช่วยฟัง สามทศวรรษต่อมา นักวิทยาศาสตร์ของ NASA และ GTE Lab พยายามพัฒนาแบตเตอรี่เหล็ก-อากาศสำหรับระบบอวกาศของ NASAแต่ในที่สุดก็เลิกใช้ อย่างไรก็ตาม นักวิจัยบางคนกำลังไล่ตามเทคโนโลยีที่เข้าใจยาก 

ขีดจำกัดและศักยภาพของแบตเตอรี่โลหะ-อากาศ

นักวิจัยเชื่อว่าในทางทฤษฎีแล้ว แบตเตอรี่โลหะ-อากาศอาจมีความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมานานกว่าหกทศวรรษ ถึงกระนั้นพวกเขาก็ยังล้มเหลวในการใช้ชีวิตอย่างเต็มศักยภาพซ้ำแล้วซ้ำเล่าในอดีต

ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน กระบวนการสร้างพลังงานนั้นตรงไปตรงมา อะตอมของลิเธียมจะกระดอนระหว่างอิเล็กโทรดสองขั้วในขณะที่แบตเตอรี่ชาร์จและคายประจุ 

อย่างไรก็ตาม อากาศที่เกี่ยวข้องทำให้กระบวนการยุ่งยากมากขึ้น และเพิ่มความท้าทายเพิ่มเติม—ความยากในการชาร์จใหม่ ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับโลหะ ทำให้เกิดสารเคมีที่แยกกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสออก และปล่อยพลังงานออกมา แต่แทนที่จะเกิดปฏิกิริยาที่สามารถย้อนกลับมา ในแบตเตอรี่โลหะ-อากาศ การถ่ายโอนส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นเพียงทางเดียวเท่านั้น ด้วยการไหลของออกซิเจนในบรรยากาศอย่างต่อเนื่องไปยังแบตเตอรี่โลหะ-อากาศ เมื่อคุณสตาร์ทเครื่อง แบตเตอรี่สามารถสึกกร่อนได้อย่างรวดเร็วแม้จะไม่ได้ใช้งานและมีอายุการเก็บรักษาที่จำกัด 

นอกจากนี้ วัตต์-ชั่วโมงของแบตเตอรี่โลหะ-อากาศต่อกิโลกรัม ซึ่งวัดการจัดเก็บพลังงานต่อหน่วยมวลของแบตเตอรี่นั้นไม่ได้สูงเป็นพิเศษในปัจจุบัน นี่เป็นเหตุผลหลักว่าทำไมรถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบันไม่สามารถใช้แบตเตอรี่โลหะ-อากาศ เช่น เหล็ก-อากาศ เชียงบอกวิทยาศาสตร์ยอดนิยม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมี 100 วัตต์ต่อชั่วโมงต่อกิโลกรัม แต่สำหรับเหล็ก-อากาศ มีเพียง 40 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม อัตราการจัดเก็บพลังงานและคายประจุออกจากแบตเตอรี่นั้นค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกัน” เขากล่าวแต่เขาให้เหตุผลว่าถึงแม้จะมีข้อจำกัดเหล่านี้ แต่การจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่อาจใช้แบตเตอรี่เหล็ก-อากาศ ในการเริ่มต้นธุรกิจที่เรียกว่าForm Energyเชียงและเพื่อนร่วมงานของเขาได้พัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ไอรอน-แอร์ราคาประหยัดตัวใหม่ที่จะให้การจัดเก็บพลังงานหมุนเวียนเป็นเวลาหลายวันภายในปี 2567

“แม้ว่าจะไม่ได้ผลสำหรับ EVs แต่แบตเตอรี่ไอรอนแอร์สามารถขยายขนาดขึ้นในเชิงพาณิชย์เพื่อเก็บพลังงานและช่วยลดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้ในช่วงกลางศตวรรษ” เชียงซึ่งเป็นหัวหน้าเจ้าหน้าที่วิทยาศาสตร์ของ Form Energy กล่าวเสริม 

การออกแบบใหม่สำหรับแบตเตอรี่เมทัล-แอร์

ทีมงานของเชียงได้ปรับแต่งกระบวนการ “การเกิดสนิมย้อนกลับ” ในเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่จัดเก็บและปล่อยพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเหล็กเกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์ทางเคมี มันจะสูญเสียอิเล็กตรอนที่ส่งผ่านวงจรภายนอกของแบตเตอรี่ไปยังอิเล็กโทรดอากาศ ออกซิเจนในบรรยากาศจะกลายเป็นไฮดรอกไซด์ไอออนที่ขั้วไฟฟ้าอากาศ แล้วข้ามไปยังขั้วไฟฟ้าของเหล็ก เกิดเป็นเหล็กไฮดรอกไซด์ ซึ่งจะกลายเป็นสนิมในที่สุด 

“เมื่อคุณย้อนกลับกระแสไฟฟ้าบนแบตเตอรี่จะทำให้แบตเตอรี่ไม่เป็นสนิม ขึ้นอยู่กับว่าแบตเตอรี่กำลังคายประจุหรือกำลังชาร์จ อิเล็กตรอนจะถูกดึงออกจากหรือเติมเข้าไปในเตารีด” เชียงอธิบาย เขาอ้างว่าแบตเตอรี่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าสะอาดได้ 100 ชั่วโมงในราคาเพียง 20 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง ซึ่งถือว่าถูกเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งมีราคาสูงถึง 200 เหรียญสหรัฐฯ/กิโลวัตต์ชั่วโมง 

แต่เหล็กไม่ใช่โลหะชนิดเดียวที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่การแข่งขันเพื่อพัฒนาแบตเตอรี่โลหะ-อากาศแบบยั่งยืนสำหรับการจัดเก็บพลังงานได้เร่งขึ้น หลายบริษัทและนักวิจัยกำลังยุ่งอยู่กับการลงทุนในแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศและอะลูมิเนียม-อากาศ นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจากมหาวิทยาลัย Münster ในประเทศเยอรมนี ได้ทำการออกแบบแบตเตอรี่สังกะสี-แอร์ใหม่ด้วยอิเล็กโทรไลต์ ใหม่ ที่ประกอบด้วยไอออนกันน้ำ ในแบตเตอรี่สังกะสีแบบดั้งเดิม อิเล็กโทรไลต์สามารถกัดกร่อนด้วยสารที่มีค่า pH สูง ทำให้กัดกร่อนได้มากพอที่จะทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้ นักวิจัยเอาชนะปัญหานี้โดยทำให้แน่ใจว่าไอออนที่กันน้ำได้เกาะติดกับแคโทดอากาศ เพื่อให้น้ำจากอิเล็กโทรไลต์ไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่เข้ามา สังกะสีไอออนจากแอโนดสามารถเดินทางได้อย่างอิสระไปยังแคโทด โดยจะมีปฏิสัมพันธ์กับออกซิเจนในบรรยากาศและสร้างพลังงานซ้ำๆ  

ในขณะที่นักวิจัยใกล้จะพัฒนา แบตเตอรี่ สังกะสี-แอร์แบบชาร์จซ้ำได้ บริษัทZinc8 Energy ของแคนาดา ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ของตนแล้ว การเริ่มต้นใช้งานใช้แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศกับถังเก็บที่มีโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์และสังกะสีที่มีประจุ ไฟฟ้าจากโครงข่ายไฟฟ้าจะแยกธาตุสังกะสีเป็นธาตุสังกะสี น้ำ และออกซิเจน สิ่งนี้จะชาร์จอนุภาคสังกะสีและเก็บกระแสไฟฟ้า  เมื่อไฟฟ้าจำเป็นต้องป้อนเข้าสู่โครงข่าย สังกะสีที่มีประจุจะประสานกับออกซิเจนและน้ำ ปล่อยกระแสไฟฟ้าที่เก็บไว้และผลิตสังกะสีออกมา หลังจากนั้น กระบวนการทั้งหมดจะเริ่มต้นขึ้นอีกครั้ง กลุ่มบริษัทได้ประกาศเปิดตัวแบตเตอรี่สังกะสี-แอร์โฟลว์เหล่านี้สู่ตลาดโลกโดยการติดตั้งเทคโนโลยีในอาคารที่พักอาศัยที่มีแผงโซลาร์เซลล์ในควีนส์ นิวยอร์ก

เช่นเดียวกับเหล็ก สังกะสีมีอยู่ทั่วไปและมีห่วงโซ่อุปทานอยู่แล้ว โลหะอีกชนิดหนึ่งที่มีความอุดมสมบูรณ์เช่นกัน อะลูมิเนียม ก็ถูกใช้เพื่อพัฒนาแบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศเช่นกัน แต่ต่างจากแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศตรงที่ แบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ เชียงกล่าว คาร์บอนฟุตพริ้นท์ของการผลิตอะลูมิเนียมยังสูงกว่าตัวเลือกแบตเตอรี่โลหะ-อากาศอื่นๆ 

ภายในปี 2571 ตลาดแบตเตอรี่โลหะ-อากาศทั่วโลกคาดว่าจะสูงถึง 1,173 ล้านดอลลาร์ส่วนใหญ่เป็นการจัดหาโซลูชั่นการจัดเก็บพลังงาน แต่สำหรับตอนนี้ นักลงทุน นักวิเคราะห์อุตสาหกรรม และผู้บริโภคต่างรอคอยการพัฒนาครั้งใหญ่ครั้งต่อไป  อย่างใจจดใจจ่อ

o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o

ดูเรื่องราวคอมอื่นๆ คลิ๊ก

Thank credit สมัครเว็บตรง 

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Related Post

Airbnbs

Airbnbs ของยูเครนได้รับการจองเพื่อพยายามหาเงินให้ผู้อยู่อาศัยAirbnbs ของยูเครนได้รับการจองเพื่อพยายามหาเงินให้ผู้อยู่อาศัย

ผู้คนจ่ายเงินแต่ไม่เข้าพัก Airbnbs เนื่องจากแพลตฟอร์มเช่าเสนอที่พักฟรีให้กับผู้ลี้ภัยชาวยูเครน 100,000 คน ประชาชนทั่วไปจ่ายค่าเช่า Airbnb ในยูเครนเพื่อช่วยหาเงินให้กับผู้อยู่อาศัยที่ประสบปัญหาทางการเงินอย่างหนักเนื่องจากการรุกรานของรัสเซีย แพลตฟอร์มการเช่าบ้านได้ย้ายไปเสนอที่พักฟรีให้กับผู้ลี้ภัยชาวยูเครน 100,000 คนแต่ประชาชนได้คิดค้นวิธีการใหม่ในการให้ความช่วยเหลือทางการเงินแก่ผู้ที่ตั้งใจจะอยู่ต่อหรือติดอยู่ในประเทศอันเนื่องมาจากความขัดแย้ง คู่สามีภรรยาคู่หนึ่งที่ทำการจองในวันที่ 3-10 มีนาคมในเคียฟ ได้โพสต์ข้อความยืนยันบน Twitter และเขียนว่า: “สวัสดี มาเรีย ภรรยาของฉันและฉันเพิ่งจองอพาร์ตเมนต์ของคุณเป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์ แต่แน่นอนว่าเราจะไม่ไปเยี่ยมเยียน นี่เป็นเพียงเพื่อให้คุณสามารถรับเงินได้” o o o o o o o o o

หุ่นยนต์ดูดวงจันทร์ สามารถอธิบายให้กระจ่างว่านกอพยพทำอะไรหุ่นยนต์ดูดวงจันทร์ สามารถอธิบายให้กระจ่างว่านกอพยพทำอะไร

เมื่อดวงจันทร์กระทบตาคุณราวกับพายพิซซ่าชิ้นใหญ่ เป็นเวลาที่เหมาะที่สุดในการดูนกอพยพ หุ่นยนต์ดูดวงจันทร์ นกตื่นนอนตอนกลางคืนเพื่ออะไร? เป็นคำถามง่าย ๆ ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์งงงวยมาหลายร้อยปี มีทฤษฎีประหลาดที่นกไปใต้น้ำหรือจมอยู่ในโคลน ในศตวรรษที่ 19 พบ นกกระสาเยอรมันตัวหนึ่ง พร้อมหอกแอฟริกันที่คอ ซึ่งแสดงหลักฐานว่าจริง ๆ แล้วนกอพยพ และในปี พ.ศ. 2424 นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งได้สังเกตเห็นนกอพยพเหล่านี้บินในเวลากลางคืนในขณะที่ชี้กล้องดูดาวขึ้นไปที่ดวงจันทร์   o o o o o o o o o o o o o การดูดวงจันทร์สำหรับนกยังคงเป็นศาสตร์เฉพาะ มันทำงานเหมือนกับวิธีการส่งผ่านทางดาราศาสตร์ ซึ่งระบบจะวัดดาวเคราะห์นอกระบบเมื่อเงาของพวกมันเคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์ นักปักษีวิทยา George

AP ยกเลิกการขาย

AP ยกเลิกการขาย เรืออพยพ NFT ท่ามกลางฟันเฟืองAP ยกเลิกการขาย เรืออพยพ NFT ท่ามกลางฟันเฟือง

สำนักข่าวได้ลบทวีตที่โปรโมตการขายและเรียกมันว่า ‘การเลือกภาพที่ไม่ดี’ AP ยกเลิกการขาย เดิม AP มีแผนที่จะเสนอภาพถ่ายของเรือยางที่แออัดยัดเยียดทางตอนเหนือของชายฝั่งลิเบียในฐานะ NFT ก่อนที่จะเรียกภาพดังกล่าวว่า ‘ทางเลือกที่ไม่ดี’ ภาพ: เฟลิเป้ดาน่า/AP Associated Press ได้ถอน แผนการที่จะขายวิดีโอ “ของผู้อพยพที่ลอยอยู่ในเรือที่แออัดในทะเลเมดิเตอร์เรเนียน” ในฐานะ NFT หลังจากเผชิญกับฟันเฟืองทางออนไลน์ ทวีตของสำนักข่าวเมื่อวันพฤหัสบดีที่โฆษณาคลิปดังกล่าว ซึ่งเกิดขึ้นในขณะที่รัสเซียรุกราน ทำให้เกิดความกลัวว่าจะมีการพลัดถิ่นของชาวยูเครนในวงกว้าง ก่อให้เกิดข้อกล่าวหาว่า AP พยายามหากำไรจากความทุกข์ทรมาน “The Associated Press ได้ลบทวีตที่โฆษณา NFT ซึ่งดูเหมือนว่าจะเป็นการพยายามหาเงินจากชะตากรรมของผู้อพยพที่สิ้นหวัง”