Sommerfugl på solpanel. Fotokredit: Takver (cc 2.0)
Et batteri lavet med urinstof, der almindeligvis findes i gødning og pattedyrsurin, kunne give en billig måde at lagre energi produceret gennem solenergi eller andre former for vedvarende energi til forbrug i åbentimer.
Batteriet er ikke-brændbart og indeholder elektroder lavet af rigeligt aluminium og grafit. Dens elektrolythovedingrediens, urinstof, produceres allerede industrielt af ton til plantegødning.
”Så i det væsentlige, hvad du har, er et batteri lavet med nogle af de billigste og mest rigelige materialer, du kan finde på Jorden. Og det har faktisk god præstation, ”siger Hongjie Dai, kemiprofessor ved Stanford University. "Hvem ville have troet, at du kunne tage grafit, aluminium, urinstof og faktisk lave et batteri, der kan cykle i temmelig lang tid?"
I 2015 var Dais laboratorium den første til at fremstille et genopladeligt aluminiumbatteri. Dette system blev opladet på mindre end et minut og varede tusindvis af afladningscyklusser. Laboratoriet samarbejdede med Taiwans Industrial Technology Research Institute (ITRI) for at drive en motorcykel med denne ældre version, der havde en stor ulempe: det involverede en dyr elektrolyt.
Den nyeste version inkluderer en urinstofbaseret elektrolyt og er cirka 100 gange billigere end 2015-modellen med højere effektivitet og en opladningstid på 45 minutter. Det er første gang urinstof er brugt i et batteri.
Omkostningsforskellen mellem de to batterier, siger Dai, er "som nat og dag." Resultaterne fremgår af Proceedings of National Academy of Sciences.
I modsætning til energi fra fossile brændstoffer kan solenergi hovedsagelig kun udnyttes, når solen skinner. Et solpanel pumper energi ind i elnettet i dagslys. Hvis den energi ikke forbruges med det samme, går den tabt som varme.
Da efterspørgslen efter vedvarende teknologier vokser, øges også behovet for billige, effektive batterier til opbevaring af energi til frigivelse om natten. Dagens batterier, som lithium-ion eller blybatterier, er dyre og har begrænset levetid.
Det nye batteri kan give en løsning på nettets opbevaringsproblem, siger doktorand Michael Angell. "Det er billigt. Det er effektivt. Gitteropbevaring er hovedmålet. ”
Netopbevaring er også det mest realistiske mål på grund af batteriets lave omkostninger, høje effektivitet og lange levetid, siger Angell. En slags effektivitet, kaldet Coulombic efficiency, er en måling af, hvor meget opladning der kommer ud af batteriet pr. Enhed af opladning, som det optager under opladning. Coulombic-effektiviteten for dette batteri er høj - 99.7 procent.
Selvom det også er effektivt, kan lithium-ion-batterier, der almindeligvis findes i lille elektronik og andre enheder, være brandfarlige. Derimod er urinstofbatteriet brændbart og derfor mindre risikabelt.
"Jeg ville føle mig sikker, hvis mit backupbatteri i mit hus er lavet af urinstof med ringe chance for at forårsage brand," siger Dai.
For at imødekomme kravene til netopbevaring skal et kommercielt batteri vare i mindst ti år. Ved at undersøge de kemiske processer inde i batteriet håber Angell at forlænge dets levetid.
Udsigterne er lovende. I laboratoriet kan disse urinstofbaserede aluminiumionbatterier gennemgå cirka 1,500 opladningscyklusser med en opladningstid på 45 minutter.
"Med dette batteri er drømmen, at solenergi skal opbevares i enhver bygning og ethvert hjem," siger Dai. ”Måske vil det ændre hverdagen. Vi ved det ikke. ”
Batteriets patenter er licenseret til AB Systems, grundlagt af Dai. En kommerciel version er i øjeblikket under udvikling.
Artikel Kilde
Jackie Flynn til Stanford University
US Department of Energy, Global Networking Talent 3.0 Plan, Taiwans Undervisningsministerium og Taishan Scholar Project finansierede arbejdet.
Relaterede bøger
at InnerSelf Market og Amazon
