Słońce i wiatr to dość zmienne źródła energii. W niektórych porach roku są dla nas wyjątkowo hojne, byłoby więc idealnie, gdyby udawało nam się naładować wszystkie magazyny energii latem i korzystać z zasobów zimą. Niestety, współczesne ogniwa Li-ion, choć oferują duże pojemności, nie potrafią przetrzymać ładunków przez tak długi czas. Ale, okazuje się, są inne ogniwa chemiczne, które mogłyby sobie z tym poradzić.
Baterie z roztworem soli Al-Ni jako stałym-ciekłym elektrolitem
Mało kto wie, że istnieją na rynku dostępne komercyjnie ogniwa ze stałym elektrolitem (SSB). Jeszcze mniej osób*) orientuje się, że ten stały elektrolit wymaga dość mocnego podgrzania – aktualne minimum to okolice 80 stopni Celsjusza – by przestał być całkiem stały (tak!) i zaczął poprawnie działać. Okazuje się jednak, że ten problem ogniw solid-state może pomóc nam w długotrwałym przechowywaniu energii.
W czasopiśmie Cell Reports Pysical Science opisano ogniwa z elektrolitem opartym na roztworze soli Al-Ni. Gdy mamy nadmiar energii, zestalony roztwór-elektrolit podgrzewa się do temperatury 180 stopni Celsjusza, by stracił on swoją stałą postać. Po podgrzaniu staje się płynny, a jony mogą płynąć wewnątrz ogniwa i je ładować. Kiedy energia przestaje płynąć, rezygnujemy z podgrzewania i roztwór zamienia się w ciało stałe blokując w ten sposób jony: nie popłyną, więc bateria nie będzie gubić energii (źródło).
Eksperymentalne ogniwo zamroź-odmroź z topioną solą Al-Ni (c) Andrea Starr, Pacific Northwest National Laboratory
Kiedy okaże się, że nasze zapotrzebowanie na energię wzrasta, podgrzewamy elektrolit z powrotem do 180 stopni Celsjusza, a jony zaczynają płynąć oddając nam zgromadzoną wcześniej energię. Naukowcy twierdzą, że tak zbudowane ogniwo jest w stanie utrzymać do 90 procent dostarczonej energii, co jest fantastycznym wynikiem, jeśli weźmiemy pod uwagę, że baterie Li-ion nawet w idealnych warunkach mogą tracić po kilka procent energii miesięcznie.
Elektrolit wspomnianej soli jest domieszkowany siarką, z kolei katoda składa się z niklu. Nie mamy litu, nie mamy drogiego kobaltu. Pewnym minusem jest konieczność podgrzewania ogniw do 180 stopni Celsjusza, ale baterie w samochodach elektrycznych też wymagają utrzymywania w komforcie termicznym, zatem takie „straty” jesteśmy w stanie ponieść, jeśli tylko dzięki nim zdołamy przechować energię przez kilka miesięcy. Naukowcy szacują, że ogrzewanie kosztuje 10-15 procent zgromadzonej energii.
