Das Leben auf der Erde Power Shift - Big Batterie Durchbruch
Ein Durchbruch in der Batterietechnologie könnte groß angelegte Energiespeicherung praktisch machen. Forscher an der Harvard University sagen, ihre organische Flow-Batterie erschwinglich und effizient wäre. Professor Michael Aziz sagt Wirt Steve Curwood, wie die Technologie funktioniert und warum könnte es erheblich die Nachfrage nach Wind- und Solarenergie verbessern. (halb 8)
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Curwood: Nun, auch wenn Ihr Haus oder Geschäft ist solarbetriebene, kommen Sie am Abend Strom kaufen oder sehr teure Batterien verwenden, um die Lichter zu anbehalten. Und Dienstprogramme mit großem Maßstab Solar- und Windparks müssen auch diese intermittierenden Energiequellen verwalten und zu viel Energie aus der Always-on-Kern- und Kohlekraftwerken geht in der Nacht zu verschwenden, weil die Nachfrage gering ist, und es ist zu teuer, die Energie zu speichern. Aber jetzt einige Harvard-Forscher haben einen wichtigen Durchbruch bei der Entwicklung von billigen Batterien hergestellt, die große Mengen an Elektrizität speichern kann. Michael Aziz von der Harvard School of Engineering and Applied Sciences ist einer der Projektleiter, und er kam ins Studio. Professor Aziz, willkommen auf der Erde zu leben.
AZIZ: Vielen Dank. Es ist ein Vergnügen, hier zu sein.
Curwood: Nun, Ihr Team hat geschaffen, was diese organische MEGAFLOW Batterie genannt wird, aber bevor Sie uns sagen, was das bedeutet vor allem, nur umreißen, was die Probleme für erneuerbare Energiequellen für konventionelle Batterien.
Professor Michael Aziz in seinem organischen Flow-Batterie-Labor. (Foto von Eliza Grinnell, Harvard School of Engineering and Applied Sciences)
AZIZ: Sicher. Die beiden wichtigsten Maßnahmen für die Fähigkeit einer Batterie sind die Energiemengen in speichern kann, und das wird in Kilowattstunden gemessen. Das ist, was Sie in Ihrer Stromrechnung bezahlen, wie viel Energie Sie verwenden. Und die Geschwindigkeit, mit der Sie diese Energie aus dem Lager liefern, und das ist die Leistung in Kilowatt gemessen. Das Verhältnis von Energie an der Macht ist sehr unterschiedlich für verschiedene Anwendungen und herkömmliche Batterien sind im Bereich dieses Verhältnisses sehr beschränkt sie können sie mit. So zum Beispiel, haben Sie schon einmal ein Auto haben, die nicht beginnen würden, und Sie gekröpft und ließen den Anlasser, bis die Batterie starb?
Curwood: Ähm. es ist die Zeit des Jahres.
Curwood: Mit anderen Worten, das grundlegende Problem hier ist, dass Sie Batterien benötigen, die für eine lange, lange Zeit dauern kann, sowie für Batterien sind heute nicht tun konzipiert.
AZIZ: Das ist richtig.
Bio-Mega-Flow-Batterie im Labor Harvard SEAS. (Foto von Eliza Grinnell, Harvard School of Engineering and Applied Sciences)
Curwood: So, Ihr Team hat geschaffen, was Bio-MEGAFLOW-Batterien genannt wird. Was genau bedeutet das? Bio. das ist gut für Sie zu essen?
AZIZ: Es stellte sich heraus, dass die Moleküle verwenden wir sind sehr, sehr nah an einem Molekül in Rhabarber gefunden. Die Chemikalien sind in Ihrem grünen Gemüse. Sie essen sie jeden Tag. Die Flow-Batterie ist ein anderes Konzept.
Curwood: Was ist eine Flow-Batterie?
AZIZ: Die Flow-Batterie unterscheidet sich von einer herkömmlichen Festkörperelektrode Batterie, weil sie die Energie außerhalb des Batteriebehälters selbst in Lagertanks voll von Flüssigkeiten speichert. Es ist ein viel wie eine Brennstoffzelle. In einer Brennstoffzelle speichern Sie die Energie außerhalb der Brennstoffzelle selbst, für eine Brennstoffzellen-Auto wäre es Wasserstoff und Luft. Wenn Sie Strom wollen, fließen Sie diese Chemikalien in die Zelle an den Elektroden vorbei, wo sie zu niedriger Energie Chemikalien umgewandelt sind und geben sie die Energie in Form von Strom, und Sie das niedrige Energieprodukt erschöpfen. Aber für eine Flow-Batterie, können Sie das gewünschte Produkt nicht erschöpfen, du hast sie so enthalten, wenn es Zeit ist, die Batterie aufzuladen, können Sie diese Chemikalien zurück Produkt fließen in die Zelle, in Strom treiben und diese Chemikalien umwandeln zurück zu die ursprünglichen hohe Energie Chemikalien, die Sie mit gestartet. Jetzt haben Sie eine Batterie.
Curwood: So eine Flow-Batterie. es könnte eine beliebige Größe sein, die Sie wollen. Wenn Sie die Energie in einem Behälter getrennt von speichern, wo die Elektroden zusammen kommen, desto größer der Tank, desto mehr Energie kann man speichern.
AZIZ: Das ist genau richtig. Sie können die Elektroden entwerfen Sie die Leistung, die Sie geben müssen, und dann können Sie beliebig große Mengen an Energie nur durch immer größere Tanks voll von Chemikalien, und das ist möglicherweise eine viel billigere Art und Weise der Speicherung großer Energiemengen als Aufstapeln gesamten bekommen Banken von festen Elektrode Batterien.
Curwood: So gibt es ein paar Flow-Batterien bereits dort arbeitet, Großkraftwerke wie ich es verstehe. Wie richtig ist das?
AZIZ: Das ist richtig. Es gibt mehrere unterschiedliche Strömungsbatterietypen, die entwickelt werden. Die meisten im Handel erweitert speichert Energie in Form von Vanadiumionen in einer wässrigen Lösung, und das Problem mit dieser ist Vanadium ein seltenes und teures Metall ist.
(Foto: Eliza Grinnell, Harvard School of Engineering and Applied Sciences)
Curwood: Aber Sie müssen nicht Vanadium verwendet werden. Sie verwenden etwas, das, na ja, Sie in Essen.
AZIZ: Wie in der Tat, bemerkte ich, dass andere Gruppen wurden wieder Fortschritte mit organischen Verbindungen Brennstoffzellen auf die Gestaltung und so haben wir begonnen, um für organische Moleküle suchen, die in einem Flow-Batterie gut funktionieren könnte. Wir haben festgestellt, diese Klasse von Molekülen in Chlorophyll genannt Chinone. Wenn sie in Chlorophyll bei der Photosynthese sind, schalten sie hin und her zwischen oxidierten und reduzierten Formen immer und immer wieder ohne Anzeichen von Abbau, und das ist genau die Funktionalität, die wir in einer Batterie möchten. So modifizierten wir sie sie in Wasser gut löslich zu machen, und steckten sie in einer Flow-Batterie, und es funktioniert. Die Leistung ist super. Nach einem halben Jahr auf diese wird rivalisierenden die Leistung, die von Vanadium. Wir haben keine Chance zu optimieren noch nichts haben, so denken wir, dass wir eine Menge Raum für Verbesserungen vor uns haben.
Curwood: Also, einen Teil Ihrer geheimen Sauce ist, dass man die Natur ist zu imitieren.
AZIZ: Das ist richtig. Wir finden, dass die Natur hat gelernt, wie die Dinge zu tun, wirklich gut, und in diesem Fall geht zwischen oxidierten und reduzierten Staaten immer und immer wieder, ohne erniedrigende ist gemustert etwas Natur, wie zu tun, um die Photosynthese Arbeit zu machen, so haben wir jetzt angenommen in einer Batterie.
Curwood: Also diese Chinone sind wirklich reichlich vorhanden. Sie können es in Rhabarber, Huh?
AZIZ: Es gibt ein Chinon in Rhabarber, die so ist, so nah an den Molekülen, die wir tatsächlich in unserem ersten Chinon-Flow-Batterie haben, dass einige Leute es einen Rhabarber Batterie anrufen. Gerade jetzt, was wir haben kommt von Rohöl, weil es sehr billig ist und das Wichtigste ist, Speicher zu erhalten, um billig zu sein oder aber es kann nicht sinnvoll sein. Letztendlich, wenn wir können es aus Rhabarber bekommen, dass ein zusätzlicher Bonus sein würde.
Curwood: Was würde das aussehen, sagen wir, in meinem Keller installiert Hause Solarzellen zu unterstützen?
AZIZ: Es wäre eine Energieumwandlungseinheit sein, die wie eine elektrische Maschine aussehen würde, und es würde bis zu zwei Speichertanks, einen für den positiven Elektrolyten und eine für den negativen Elektrolyten eingehängt werden. die positive und negative auf diese Weise trennt, ist ein Sicherheitsmerkmal von Flow-Batterien, die Sie nicht in fester Elektrode Batterien wie Lithium-Ionen erhalten. Dort werden die positiven und negativen alle zusammen in derselben Zelle gemischt.
Curwood: So sind die beiden Tanks macht es sicherer?
AZIZ: Die beiden Tanks machen es sicherer, weil die Chemikalien können nicht alle zusammen auf einmal mischen und geben Ihnen eine katastrophale Entladung, wie Sie in Lithium-Ionen-Batterien zum Beispiel bekommen.
Curwood: Und diese beiden Tanks wäre nicht größer als, sagen wir, einem typischen Öltank oder etwas?
AZIZ: Das ist richtig. Für einen typischen Satz von Sonnenkollektoren auf dem Dach, dann würden Sie zwei Tanks haben, das Gesamtvolumen davon wäre die Größe eines Heizöl Lagertank im Keller.
Curwood: Inwieweit fühlen Sie sich Ihre Entwicklung könnte wirklich unsere Nutzung von Sonnen- und Windenergie revolutionieren?
AZIZ: So wie ich es sehe, ist das größte Problem bei uns die meisten unserer Elektrizität aus Wind bekommen und die Sonne ihre intermittency. Wir brauchen eine Batterie, die sicher und kosteneffizient speichern große Mengen an elektrischer Energie, und dies hat einen Kampf Änderung der Lage zu sein, das zu tun.
Curwood: Michael Aziz Professor für Materialien und Energie Technologies an der Harvard School of Engineering and Applied Sciences ist. Vielen Dank für Ihr Kommen durch.
AZIZ: War mir ein Vergnügen.