นักวิทยาศาสตร์นำโดยนักวิจัยมหาวิทยาลัยรัฐโอเรกอนได้พัฒนาอิเล็กโทรไลต์ใหม่ที่เพิ่มประสิทธิภาพของขั้วบวกโลหะสังกะสีในแบตเตอรี่สังกะสีเกือบ 100%ซึ่งเป็นการพัฒนาทางเลือกไปยังแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่
การวิจัยเป็นส่วนหนึ่งของการแสวงหาทั่วโลกอย่างต่อเนื่องสำหรับเคมีแบตเตอรี่ใหม่ที่สามารถเก็บพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมได้บนกริดไฟฟ้าเพื่อใช้เมื่อดวงอาทิตย์ไม่ส่องแสงและลมจะไม่พัด
Xiulei [David "Ji จากวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ OSU และการทำงานร่วมกันซึ่งรวมถึง HP Inc. และ Grotthuss Inc. บริษัท สปินต์ของรัฐโอเรกอนรายงานการค้นพบของพวกเขาใน ความยั่งยืนของธรรมชาติ
[การพัฒนาแสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าที่สำคัญในการทำให้แบตเตอรี่โลหะสังกะสีสามารถเข้าถึงได้มากขึ้นสำหรับผู้บริโภค "Ji กล่าว [แบตเตอรี่เหล่านี้จำเป็นสำหรับการติดตั้งโซล่าร์และฟาร์มกังหันลมเพิ่มเติมนอกจากนี้ยังมีวิธีแก้ปัญหาที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพสำหรับการจัดเก็บพลังงานภายในบ้าน เช่นเดียวกับโมดูลการจัดเก็บพลังงานสำหรับชุมชนที่มีความเสี่ยงต่อภัยพิบัติทางธรรมชาติ "
แบตเตอรี่เก็บกระแสไฟฟ้าในรูปแบบของพลังงานเคมีและผ่านปฏิกิริยาจะแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า มีแบตเตอรี่หลายประเภท แต่ส่วนใหญ่ทำงานด้วยวิธีพื้นฐานเดียวกันและมีส่วนประกอบพื้นฐานเดียวกัน แบตเตอรี่ทุกตัวมีอิเล็กโทรดสองตัว - ขั้วบวกซึ่งอิเล็กตรอนไหลออกไปในวงจรภายนอกและแคโทดซึ่งได้รับอิเล็กตรอนจากวงจรภายนอก - และอิเล็กโทรไลต์สื่อเคมีที่แยกขั้วไฟฟ้าและช่วยให้การไหลของไอออนระหว่างพวกเขา .
การพึ่งพาโลหะที่ปลอดภัยและอุดมสมบูรณ์แบตเตอรี่ที่ใช้สังกะสีนั้นมีความหนาแน่นพลังงานและมองว่าเป็นทางเลือกที่เป็นไปได้สำหรับการจัดเก็บพลังงานกริดในการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งการผลิตขึ้นอยู่กับการหดตัวของโลหะหายากเช่นโคบอลต์และ นิกเกิล. โคบอลต์และนิกเกิลยังเป็นพิษและสามารถปนเปื้อนระบบนิเวศและแหล่งน้ำหากพวกเขาชะล้างออกจากหลุมฝังกลบ นอกจากนี้อิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมักจะละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ไวไฟที่มักจะสลายตัวที่แรงดันไฟฟ้าสูง ข้อกังวลด้านความปลอดภัยอื่น ๆ ได้แก่ Dendrites ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับต้นไม้เล็ก ๆ ที่เติบโตภายในแบตเตอรี่ พวกเขาสามารถเจาะตัวคั่นได้เช่นข้าวโพดที่เติบโตผ่านรอยแตกในถนนรถแล่นซึ่งนำไปสู่ปฏิกิริยาเคมีที่ไม่พึงประสงค์และบางครั้งก็ไม่ปลอดภัย
[แบตเตอรี่โลหะสังกะสีเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีผู้สมัครชั้นนำสำหรับการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ "Ji กล่าว [อิเล็กโทรไลต์ไฮบริดใหม่ของเราใช้น้ำและตัวทำละลายแบตเตอรี่ธรรมดาซึ่งไม่ติดไฟมีประสิทธิภาพและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำ อิเล็กโทรไลต์ทำจากส่วนผสมที่ละลายของเกลือคลอไรด์ราคาไม่แพงโดยที่หลักคือสังกะสีคลอไรด์ "
ค่าไฟฟ้าที่ส่งมอบโดยโรงงานจัดเก็บซึ่งประกอบด้วยแบตเตอรี่สังกะสีสามารถแข่งขันกับไฟฟ้าที่ผลิตด้วยเชื้อเพลิงฟอสซิลได้หากแบตเตอรี่มีอายุการใช้งานรอบระยะเวลานานหลายพันรอบ JI กล่าว อย่างไรก็ตามจนถึงปัจจุบันชีวิตของวงจรถูก จำกัด ด้วยประสิทธิภาพการย้อนกลับที่ไม่ดีของขั้วบวกสังกะสี ในระหว่างการชาร์จ Ji อธิบายว่าสังกะสีไพเพอร์ในอิเล็กโทรไลต์จะได้รับอิเล็กตรอนและชุบบนพื้นผิวขั้วบวก ในระหว่างการคายประจุขั้วบวกที่ชุบจะให้อิเล็กตรอนสำหรับเวิร์กโหลดโดยถูกละลายในอิเล็กโทรไลต์
[กระบวนการชุบสังกะสีและการสลายตัวนี้มักจะกลับไม่ได้อย่างเลวร้าย "Ji กล่าว [กล่าวคืออิเล็กตรอนบางตัวที่ใช้ในการชุบไม่สามารถชดใช้ได้ในระหว่างการปลดปล่อยนี่เป็นปัญหาในพื้นที่ที่เรียกว่าประสิทธิภาพคูลอมบิค"
ประสิทธิภาพของ Coulombic หรือ CE เป็นการวัดว่าอิเล็กตรอนถูกถ่ายโอนในแบตเตอรี่ได้ดีเพียงใดอัตราส่วนของประจุรวมที่สกัดจากแบตเตอรี่ไปยังประจุที่ใส่ในรอบเต็ม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถมี CE เกินกว่า 99%
อิเล็กโทรไลต์ใหม่ที่พัฒนาโดย JI และผู้ทำงานร่วมกันรวมถึงนักวิทยาศาสตร์ที่ Massachusetts Institute of Technology, Penn State และ University of California, Riverside เปิดใช้งาน CE 99.95%
[ความท้าทายหลักของแบตเตอรี่สังกะสีคือสังกะสีทำปฏิกิริยากับน้ำในอิเล็กโทรไลต์เพื่อสร้างก๊าซไฮโดรเจนในสิ่งที่เรียกว่าปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจน "Ji กล่าว [ปฏิกิริยากาฝากนี้ทำให้เกิดวัฏจักรระยะสั้นและยังเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้น "
อย่างไรก็ตามอิเล็กโทรไลต์ใหม่จะ จำกัด การเกิดปฏิกิริยาของน้ำและเกือบจะปิดปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจนโดยการสร้าง [เลเยอร์ passivation "บนพื้นผิวของขั้วบวก 1990. JI ให้เครดิตเพื่อนร่วมงานเคมี OSU Chong Fang สำหรับการเปิดเผยโครงสร้างอะตอมของอิเล็กโทรไลต์โดยใช้ Femtosecond Raman spectroscopy และ Alex Greaney ที่ UC Riverside เพื่อกำหนดกลไกการพาสซีฟ
[นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าประสิทธิภาพที่เราวัดได้นั้นอยู่ภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรงซึ่งไม่ได้ปกปิดความเสียหายใด ๆ ที่เกิดจากปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจน "Ji กล่าวเสริม ที่เก็บกริดขนาดใหญ่ "
Kyriakos Stylianou ของ Osu ยังมีส่วนร่วมในการวิจัยนี้ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติและกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา
