Egy
új fejlesztésű akkumulátor egy egész napon keresztül táplálhatja
otthonunkat energiával. Egy technológiai áttörésnek köszönhetően a
napenergiával működő házakban központi szerephez juthat.
A
Popular Mechanics weboldalának értesülései szerint a Utah államban
székelő Ceramatec kutatói által kifejlesztett eszköznek egyelőre még
csak egy kicsinyített modellje létezik, azonban a megfelelő
módosításokkal rövidesen megkezdhetik az éles üzemet az első, teljes
értékű darabok is.
A hatékony akkumulátorok kulcsfontosságúak a
napkollektorokkal ellátott házak esetében, ugyanis a megfelelő
tárolórendszer nélkül hiába gyűjtik a napsugarakat az egyre
hatékonyabbá váló napcellák.
A Ceramatec fejlesztése a tervek
szerint 20 kilowattóra tárolására alkalmas, ezzel egy átlagos háztartás
napi energiaszükségletét képes fedezni. A cég szerint fejlesztésük
azonban nem csak a napenergiát hasznosító otthonokban alkalmazható,
hanem a hálózatra kapcsolt házakban is, ahol az akkumulátor
segítségével hatékonyan csökkenthető a csúcsidőszakokban felhasznált
energia mennyisége. Az eszköz ugyanis így feltölthető az olcsóbb,
éjszakai árammal, amelyet a nap folyamán felhasználva csökkenthetőek a
költségek.
A prototípus egyelőre kisebb, mint a végleges változat
© Ceramatec
|
Az
új akkumulátor alapja egy nátrium-kén vegyület, amely ugyan jellemzően
magasabb hőmérsékleten (315 Celsius-fok) működik tökéletesen, azonban a
Ceramatec mérnökei megoldották, hogy a rendszer már 93 fok környékén is
működjön. Ezt egy vékony kerámiamembrán teszi lehetővé, amelyet a
nátrium és a kén rétegei közé illesztettek. Ezen a vékonx membránon
csupán a pozitív töltésű nátrium-ionok képesek áthatolni, ezért a
nátrium-atomok elektronjai fennakadnak a kerámián, amely ezáltal
elektromos áramot termel.
„A nátrium-kén vegyület több
energiát képes leadni, mint az akkumulátorsav, így, ha valóban
megoldható az üzemeltetés, alacsonyabb hőmérsékleten, az eszköz
lakossági felhasználásra is alkalmas lehet” – nyilatkozta a Popular
Mechanicsnak Ralph Brodd, független energiaügyi tanácsadó.
A
Ceramatec szerint az első, működőképes változatok 2011-ben kerülhetnek
a piacra, körülbelül 2000 dolláros (mintegy 372 000 forint) áron.
Egy
technológiai áttörésnek köszönhetően az új fejlesztésű telepek már több
energiát képesek tárolni, mint jelenlegi társaik, ráádásul rendkívül
gyorsan képesek leadni, vagy felvenni a töltést, így ha lemerülnek,
akár tíz másodperc múlva ismét üzemképessé tehetőek.
A
kompakt, nagyteljesítményű akkumulátorok már ma is kulcsfontosságú
részét képezik a különböző mobileszközöknek, s az autóiparban is egyre
nagyobb az érdeklődés irántuk, az
Ars Technica
értesülései szerint pedig a jövő, intelligens villamoshálózataiban is
komoly feladat várhat rájuk. A gyors akkumulátorokat ugyanis a megújuló
energiaforrások használatával egy időben hatékonyan lehet alkalmazni, a
szolgáltatás esetleges kieséseinek (szélerőmű esetében például ha nem
fúj a szél) áthidalására.
A Nature-ben megjelent beszámoló
szerint az új fejlesztésű akkumulátorban arra az ismert tényre
építettek a mérnökök, hogy a töltést lítiumionokkal szállítják az
elemen belül. A lítium azonban egy olyan különleges anyagba ágyazták,
amely jobb vezetőképességet produkál, ezért gyorsabban mozgathatóak a
töltések, mint a hagyományos lítiumelemekben. Az eredmény egy olyan
akkumulátor, amely a megfelelő elektródák használatával akár 10
másodperc alatt le tudja adni a töltést.
A megújuló energiával működő
hálózatok fontos része lehet
© Fazekas István
|
Az
új módszer kidolgozása során a mérnökök rájöttek, hogy a hagyományos
telepekben a töltési sebességet komolyan befolyásolja, hogy a
lítium-ionok csak bizonyos helyeken tudnak ki-, és belépni az
akkumulátorban alkalmazott kémiai só kristályaiból. Ennek áthidalására
kitalálták, hogy a kristályok felületét lítium-foszfáttal vonják be 5
nanométer vastag rétegben. Ennek köszönhetően a lítium-részecskék jóval
mozgékonyabbá válnak, ez pedig lehetővé teszi, hogy nagyobb sebességgel
mozogjanak telepen belül.
Az eredmény lenyűgöző: az új
módszerrel készült akkumulátorok több töltést képesek tárolni és a
megfelelő elektródák alkalmazásával – a kapacitás rovására ugyan –
drámaian csökkenthető a töltési idő: alig több mint kilenc másodpercre.
A jelenlegi kihívás a mérnökök számára, hogy ezen elektródákat
tömeggyártásra alkalmassá tegyék. A kísérleti változatok erre még nem
alkalmasak, mivel túl sok helyet foglalnak, ez pedig rontja az
akkumulátor hatásfokát.
Ennél is lényegesebb, hogy jelenleg
egyelőre igen energiaigényes feltölteni ezeket a telepeket, így még meg
kell találni a megfelelő megoldást, hogy az új fejlesztés
megjelenhessen a különböző eszközökben és villamos hálózatok
alkatrészeként.
Kommentáld!