إذا كنت قد سافرت شمالاً في سان فرانسيسكو من لوس أنجلوس إلى الطريق السريع رقم 5 ، فستواجه على الأرجح مزرعة رياح كبيرة في الطريق ، وهو أكثر مركز طاقة الرياح في كاليفورنيا. قبل عام 2013 ، كانت أيضًا أكبر محطة لتوليد طاقة الرياح في الولايات المتحدة.
في الواقع ، إذا اخترت طرقًا مختلفة ، فلا تزال هناك فرصًا لتلبية العديد من محطات طاقة الرياح الفريدة من نوعها على طول الطريق إلى الشمال ، وتعتبر كاليفورنيا واحدة من أقدم المناطق الضخمة لتوليد الطاقة من الرياح والطاقة الشمسية في الولايات المتحدة. رائدة تطوير الطاقة: قبل 2025 سنة ، تلتزم كاليفورنيا بتحقيق 50٪ من الكهرباء من الطاقة المستدامة.
إن الطاقة النظيفة المتجددة ، التي تمثلها طاقة الرياح والطاقة الشمسية ، هي أفضل طريقة للتخفيف من نقص الموارد العالمية وتغير المناخ والتلوث البيئي ، ففي المرهم والطاقة الشمسية وطاقة الرياح كلها طاقة متقطعة ، وقد تؤثر سحابة واحدة على الألواح الشمسية. استقرار توليد الطاقة: في نفس الوقت ، ونظراً لعدم توفر معدات تخزين الطاقة على نطاق واسع ، فإن إهدار طاقة الرياح والطاقة الشمسية في جميع أنحاء العالم أمر بالغ الخطورة ، لذا فإن البحث عن أجهزة تخزين الطاقة الكهروكيميائية مثل البطاريات أمر بالغ الأهمية.
في 30 نيسان / أبريل ، استحوذت مقالة أكاديمية نُشرت في مجلة نيتشر إنرجي تحت مظلة مجلة نيتشر على اهتمام مجتمع الطاقة العالمي ، حيث تجلب نتيجة بحثية جديدة من جامعة ستانفورد طاقة جديدة لتخزين الطاقة على نطاق واسع. الأمل: إن مواد هذه المدرسة هي نوع جديد من بطاريات الماء - بطارية الهيدروجين المنغنيز (Mn-H) ، التي ابتكرها البروفيسور الصيني الشهير كوي وي المجموعة التجريبية ، ويمكن إعادة تدويرها أكثر من 10000 مرة ، وقدرتها منخفضة التكلفة ، والعمر الطويل ، وكثافة الطاقة العالية. من المتوقع أن يؤدي الأداء إلى تغييرات هائلة في مجال تخزين الطاقة على نطاق واسع.
ويتطلع الفائزون بجائزة نوبل الذين شجعوا دومًا على تطوير تقنيات جديدة للطاقة ، وهو وزير سابق لوزارة الطاقة الأمريكية ، وهو الآن الأستاذ في جامعة ستانفورد ، ستيفن تشو ، إلى مزيد من التحسين لنتائج الأبحاث المذكورة أعلاه ، وقال: 'على الرغم من أن المواد والتصميمات الدقيقة لا تزال هناك حاجة لمزيد من البحث والتطوير ، ولكن هذا النموذج الأولي يوضح أسلوبًا علمياً وهندسيًا جديدًا للحصول على بطاريات تخزين طاقة كبيرة غير مكلفة ودائمة.
في اليوم التالي (الأول من مايو) من نشر الصحيفة ، زار مراسل التلفزيون الصيني الأمريكي ومراسل الشبكة الأمريكية الصينية مختبر تسوي وي في قسم المواد بجامعة ستانفورد لأول مرة لمعرفة المزيد عن هذا النوع الجديد من البطاريات.
تسوي وي مختبر ما بعد الدكتوراه باحث تشن وي يظهر نموذج البطارية
صورة من موقع ستانفورد الرسمي
النموذج الأولي للالجديدة حوالي 3 بوصات بطاريات عالية المنغنيز في الوقت الراهن لا تنتج سوى الهيدروجين في حوالي 20 ملي واط (ميجاوات) من الكهرباء، وهو تقريبا على حلقة رئيسية LED مستويات الطاقة فلاش. ومع ذلك، يعتقد المجربون، ومن المتوقع أن يحقق تصنيع تطبيقات تخزين الطاقة على نطاق واسع في المستقبل القريب التكنولوجيا الأصلية بعد مزيد من التحسن، وقال زعيم المجموعة البحثية، أستاذ يي كوي، جامعة ستانفورد قسم جامعة المواد: "نحن نعتقد أن هذه التقنية تصل إلى نموذج لوزارة الطاقة الهدف العملي لتخزين الطاقة على نطاق واسع.
وفقًا لتوصية وزارة الطاقة الأمريكية الحالية ، يجب أن تستوفي البطاريات التي يمكن استخدامها لتخزين الطاقة على نطاق واسع الشروط التالية: الطاقة التي يمكن شحنها وتفريغها خلال ساعة واحدة لا تقل عن 20 كيلووات ، ويمكن دعم 5 آلاف على الأقل من الشحن والتفريغ ، وتكون مدة الخدمة هي ما لا يقل عن 10 سنوات ، من الناحية العملية ، لا يجب أن يكون سعر البطارية التي تفي بالشروط المذكورة أعلاه أعلى من 2000 دولار أمريكي ، أي أن سعر تخزين الطاقة لكل كيلوواط ساعي أقل من 100 دولار أمريكي.
ولتحقيق هذا الهدف، قامت مختلف المجالات العلماء مجموعة متنوعة من محاولات في مجال تخزين الطاقة على نطاق واسع، وقد تم بالفعل شعرت كثيرا في نظام البطارية، بما في ذلك بطاريات ليثيوم أيون، وبطاريات الرصاص الحمضية، والبطاريات تدفق، والكبريت الصوديوم بطاريات، بطارية المعدن السائل، وما إلى ذلك، هذه البطاريات ليست منخفضة كثافة الطاقة، دورة حياة قصيرة، والتكلفة عالية جدا، وظروف العمل القاسية، في التطبيق العملي لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه.
كثافة الطاقة
بطاريات الرصاص الحمضية: 30-50 واط / كجم، سائل البطارية: <50 Wh/l.
دورة الحياة
بطارية الرصاص الحمضية: <500次, 钠硫电池: <1500次.
تكلفة الطرد
بطارية ليثيوم أيون: ~ 250 $ / كيلو واط ساعة، والرصاص الحمضية بطارية: ~ 170 $ / كيلو واط ساعة، بطاريات تدفق: ~ 450 $ / كيلوواط ساعة
درجة حرارة العمل
بطارية الصوديوم والكبريت: 300-350 ℃، سائل البطارية المعدنية:> 450 ℃.
على النقيض يقتصر أساسا عن طريق عدة عوامل نظام خلية
في ضوء ذلك، أستاذ يي كوي من جامعة ستانفورد قسم جامعة المواد اقتراح فكرة جديدة قبل ثلاث سنوات - المنغنيز والهيدروجين وتستخدم الإيجابية والسلبية، للقيام بالكهرباء المياه، من الناحية النظرية، ينبغي أن تكون قادرة على تحقيق تخزين الطاقة على نطاق واسع الكثافة ، عمر الخدمة والسعر والعديد من المتطلبات الصارمة الأخرى.
البروفيسور كوي ويي أجرى مقابلة مع الشبكة الصينية الأمريكية
الصورة الرسمية الصينية الصينية يونيو يونيو
تسوي وي (يسار) والطلاب في المختبر
Cui Wei هو أحد رواد العالم في مجال المواد النانوية ، وهو حالياً أستاذ في جامعة ستانفورد ، وهو أيضاً أستاذ في مختبر المعجل الوطني في Stanford SLAC وباحث كبير في معهد Precourt Energy Institute.
كما أن Cui Hao عضو في Stanford Bio-X ومعهد العلوم العصبية بجامعة ستانفورد ، وبتوجيه من البروفيسور Cui Wei ، قام Chen Wei ، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة ستانفورد الصينية ، بإجراء أكثر من ثلاث سنوات من الاستكشاف والاختبار التجريبي. وقال شين وي: "نحتاج إلى تصحيح جهاز بطارية الهيدروجين ومعلماته بشكل متكرر من أجل تحسين النتائج التجريبية بشكل مستمر". وقد تم إجراء التجربة ذات الصلة بما لا يقل عن 1000 مرة ، وأخيراً تم الحصول على جهاز محسّن وشروط اختبار. أداء ممتاز للبطارية ، وهذا يعني أن البطارية التي تم تطويرها حديثًا لا يمكن أن تحتوي على تسوس ملحوظ بعد الشحن والتفريغ المتكرر لـ 10،000 مرة ، وهذا يعادل زيادة في عمر البطارية استنادًا إلى طرق تخزين الطاقة الرئيسية الحالية.
الأداء الكهروكيميائي للبطارية Mn-H
مجموعة أبحاث تسوي وي المنشورة في المقالات ذات الصلة "الطاقة الطبيعية"
مقابلة تشن وي من قبل الشبكة الصينية الأمريكية
الصورة الرسمية الصينية الصينية يونيو يونيو
"والتكنولوجيا لا تزال في مرحلة تجريبية" قال البروفيسور تسوى يي الولايات المتحدة الشبكة الصينية، مجموعة بحوثه هي نموذج تجريبي لمزيد من التحسينات التي تركز على جانبين، واحد هو لتحسين كثافة الطاقة من البطاريات، البطارية الأولى، والحد من تكلفة . على سبيل المثال، في التجارب السابقة باستخدام البلاتين كعامل محفز، ونحن بحاجة إلى إيجاد بدائل أرخص. بعد الحصول الأمثل، فإن فريق البحث أن يظل الاختبار ذات الصلة ونطاق تجريبي. في الأماكن أهمية كبيرة على دمج البحوث في جامعة ستانفورد مع التشجيع ، حصل البروفسور تسوي وي على براءات الاختراع ذات الصلة ، وأنشأ شركة للتحضير للتصنيع.
يبلغ حجم سوق تخزين الطاقة العالمي على نطاق واسع تريليونات الدولارات الأمريكية ، وفقا لما ذكره كوي وي ، عندما يمكن تصنيع بطارية Mn-H كما هو متوقع ، ستجعل شبكة الطاقة النظيفة أكثر استقرارًا وتحقق تنمية اجتماعية واقتصادية. ترويج هام: قد تستفيد محطات توليد الطاقة النظيفة واسعة النطاق ، وكذلك المناطق السكنية والكهرباء المنزلية ، من ذلك ، على سبيل المثال ، وفقًا للبيانات التجريبية الحالية ، يقدر أن تكلفة تخزين 12 ساعة من الطاقة الكهربائية لمبة 100 واط يمكن استخدامها لمدة 12 ساعة فقط. سنت واحد.
من ناحية أخرى ، فإن تصنيع وتطبيق بطاريات Mn-H سيجعل من الممكن زيادة شعبية السيارات الكهربائية ، ويمكن لبطاريات Mn-H تثبيت شبكة الطاقة لتوفير إمكانية تحقيق هذا الهدف.