ウィスコンシン大学マディソン校のエンジニアは、臭化物水性フロー電池を大幅に改善し、グリーンエネルギー貯蔵のためのより安全で安価な代替手段を提供する革新的な添加剤を開発しました。
ウィスコンシン大学マディソン校のエンジニアたちは、低コストの再生可能エネルギー貯蔵に革命をもたらす可能性のある大きな進歩を遂げました。彼らは、従来のリチウムイオン電池の有望な代替品である臭化物水性フロー電池の性能を劇的に向上させる水溶性化学添加剤を開発しました。
「臭化物ベースの水性フロー電池は有望な解決策だが、電気化学的な問題が数多くある。それが、今日、臭化物ベースの製品が実際に成功していない理由だ」とウィスコンシン大学マディソン校で化学の博士号を取得したパトリック・サリバン氏は述べた。 ニュースリリース「しかし、私たちの添加剤 1 つで、さまざまな問題を解決できます。」
サリバン氏は、博士課程の学生であるチョイ・ギョフン氏とウィスコンシン大学マディソン校の材料科学および工学のY.オースティン・チャン助教授であるダウェイ・フェン氏と共同でこの添加剤を開発した。
この研究は 公表 Nature誌に掲載されています。
現在のソリューションの課題
現在、グリッドストレージに使用されているリチウムイオン電池は、火災や爆発などの安全上のリスクや、国際サプライチェーンの複雑さなど、いくつかの課題を抱えています。
対照的に、水に溶解したイオンを使用する水性フロー電池は、より安全で、拡張可能で、より持続可能な代替手段を提供します。ただし、現在、多くの水性フロー電池は高価なバナジウムイオンに依存しています。
経済的で豊富な代替品である臭化物イオンは、コストの壁を克服する可能性を秘めていますが、独自の問題も抱えています。臭化物イオンはバッテリーの分離膜を通過し、汚れた油や有毒ガスを形成し、効率と信頼性を低下させます。
添加剤の働き
研究者らは、こうした根深い問題に対処する添加剤の開発に注力しました。500 種類を超える候補分子を設計した後、13 種類を合成してテストし、最終的に効果的な「ソフトハード両性イオントラップ」を特定しました。
この多機能添加剤は臭化物イオンをカプセル化し、膜を通過するのを防ぎ、水電解質内で安定させ、有毒な臭素ガスの生成を排除します。
「添加剤を加えた当社の装置は、添加剤なしの装置が通常10日以内に故障するのに対し、ほぼ20か月間劣化することなく機能しました」とフェン氏はニュースリリースで述べた。「グリーンエネルギー貯蔵では、XNUMX年またはXNUMX年使用したいので、これは重要です。」
今後の展望
研究チームは添加剤の改良を続ける予定だ。チェ氏は臭化物フロー電池とヨウ化物フロー電池の両方に用いられる添加剤の基礎科学をさらに深く探究する予定だ。
一方、フェン氏と共同で設立した再生可能エネルギーのスピンオフ企業であるFlux XIIのCEOに就任したサリバン氏は、この添加剤の商業的可能性をさらに探究していく予定だ。
驚くべきことに、この添加剤はすでに工業規模で生産されることに成功しています。
文脈と影響
この開発の影響は広範囲にわたります。これが成功すれば、再生可能エネルギー貯蔵ソリューションのコストが劇的に下がり、グリーンエネルギーがより利用しやすく、信頼性が高まります。
太陽光発電と風力発電が普及するにつれ、効率的で手頃なエネルギー貯蔵の必要性がますます重要になっています。この画期的な進歩により、再生可能エネルギーを安全かつコスト効率よく貯蔵できる未来に一歩近づき、グリーン エネルギーへの移行における大きな障害の 1 つが解決されます。