Bagama't maraming paraan ang aktibidad ng tao ay nagdulot ng pagbabago ng klima, Ang pandaigdigang pinagmumulan ng pagbuo ng kuryente ay kabilang sa mga nangungunang salarin. Sa kabila ng maliliit na pagtaas sa suplay ng hangin at solar power, hindi pa tayo umabot sa punto kung saan naaalis natin ang fossil fuels na nakabaon sa power mix ng maraming bansa.

Pero bakit ganito pa rin?

Dahil ang mga renewable source ay naghahatid ng pasulput-sulpot na supply ng kuryente, kailangan din namin ng paraan upang maimbak ang enerhiya na ito upang matugunan ang pangangailangan ng grid kapag hindi sumisikat ang araw, o hindi umiihip ang hangin. Ito ay isang malaking hamon, dahil ang paglipat sa renewable power ay nangangailangan din ng pagtatatag ng pangmatagalan, ligtas at abot-kayang mga sistema ng pag-iimbak ng enerhiya. Dahil dito, ang paghahanap ng mura, ligtas at alternatibong baterya sa lithium ay ang susi sa paglipat ng karayom ​​sa isang ganap na nababagong sektor ng kuryente.

Higit pa sa mga baterya ng lithium-ion

Tulad ng mga de-koryenteng sasakyan, ang mga baterya ng lithium-ion ay naging isang popular na opsyon para sa grid, dahil nag-aalok sila ng mataas na density ng enerhiya, modular na solusyon para sa pag-iimbak ng enerhiya. Ngunit ang paggamit ng mga baterya ng lithium-ion ay nagdala din ng sarili nitong mga hamon na may mataas na halaga ng mga materyales, panganib ng sunog at pagsabog at kakulangan ng mga kasanayan sa pag-recycle na naglilimita sa malawakang paggamit ng mga baterya ng lithium-ion para sa grid.

Ang isang hindi kapani-paniwalang promising na opsyon upang palitan ang lithium para sa grid scale na imbakan ng enerhiya ay ang rechargeable zinc-ion na baterya. Umuusbong lamang sa loob ng huling 10 taon, nag-aalok ang mga baterya ng zinc-ion ng maraming pakinabang kaysa sa lithium. Kabilang dito ang mas murang mga gastos sa materyal, pinataas na kaligtasan at mas madaling mga opsyon sa pag-recycle.

Sa grid-scale na potensyal na pag-iimbak ng enerhiya sa mas murang halaga — at mas mataas na antas ng kaligtasan — ang malawakang komersyalisasyon ng mga baterya ng zinc-ion ay maaaring maging eksakto kung ano ang kinakailangan upang maisama ang mga renewable sa imprastraktura ng enerhiya sa Canada at iba pang mga bansa.

Ang halaga ng isang baterya

Para maabot ng Canada ang mga target na decarbonization na itinakda sa Canadian Net-Zero Emissions Accountability Act, kabilang ang isang grid na pinapagana ng 90 porsyento na nababagong kuryente, magiging mahalaga ang deployment ng mga baterya ng zinc-ion.

Ipinakita ng mga pag-aaral na para sa mga renewable na maging mapagkukunan ng 90 hanggang 95 porsyento ng lahat ng kuryente, ang halaga ng pag-iimbak ng enerhiya ay dapat na mas mababa sa US$150/kWh. Ang mga modernong sistema ng lithium-ion ay nakaupo pa rin sa paligid ng US$350/kWh. Sa bahagi, ito ay dahil sa mataas na mga gastos sa pagmamanupaktura at ang kanilang pag-asa sa mga mamahaling hilaw na materyales upang makamit ang mataas na density ng enerhiya na kinakailangan para sa modernong mga de-koryenteng sasakyan.

Ang mga baterya ng zinc-ion sa kabilang banda, ay maaaring malutas ang mga isyu sa gastos at kasaganaan. Ang paggamit ng mura, masaganang mga materyales tulad ng zinc at manganese ay hindi lamang ginagawang mas mura ang paggawa nito, ngunit pinapababa ang panganib mula sa mga pagkagambala sa supply chain o mga kakulangan sa materyal na nakakaapekto sa mga materyal na lithium-ion tulad ng lithium at kobalt.

Ang taunang produksyon ng zinc sa buong mundo higit sa 100 beses kaysa sa lithium. Not to mention na Ang demand para sa lithium at cobalt ay inaasahang hihigit sa supply sa loob ng susunod na dekada.

Ang zinc ay isang mas ligtas na opsyon

may mahigpit na pamantayan sa kaligtasan na nilikha para sa mga bateryang ginagamit sa mga tahanan, pabrika o sa loob ng electrical grid, ang kaligtasan ay susi sa pagkuha ng publiko na yakapin ang mga ito. Sa ganitong paraan, nag-aalok ang mga baterya ng zinc-ion ng karagdagang kalamangan.

Ang nasusunog at nakakalason na nakabatay sa solvent na electrolyte ng mga baterya ng lithium-ion ay pinalitan ng alternatibong batay sa tubig, na nag-aalis ng panganib ng sunog at pagsabog.

Sa kabaligtaran, ang ligtas na pagtatapon ng mga baterya ng lithium-ion ay maaari ding maging isang mahirap na gawain, dahil naglalaman ang mga ito ng mga nakakalason na compound. Ang pag-recycle ng mga bateryang ito ay kasalukuyang hindi magagawa dahil sa mataas na gastos na humahantong sa malaking bilang ng mga ginugol na cell na nagtatapos sa mga landfill.

Sa kabutihang palad, Ang mga baterya ng zinc-ion ay nagpapasimple sa paggamot sa pagtatapos ng buhay. Ang hindi nakakalason, may tubig na electrolyte na ginagamit sa mga baterya ng zinc-ion ay nangangahulugan na mahusay na itinatag na mga pamamaraan tulad ng para sa pagtatapon ng lead-acid na baterya maaaring gamitin. Gayundin, ang metallic zinc anode ay madaling magamit muli sa mga bagong baterya.

Ang hinaharap ng pag-iimbak ng enerhiya

Upang maabot ang layunin nito na 90 porsyento ng nababagong enerhiya sa 2030, dapat maghanap ang Canada ng mga alternatibo sa mga baterya ng lithium-ion upang paganahin ang decarbonization ng sektor ng kuryente nito. Gamit ang gastos, kasaganaan at mga benepisyong pangkaligtasan ng mga baterya ng zinc-ion, mapapabilis ng Canada ang pagsasama ng hangin at solar power sa buong bansa.

Sinusuportahan ng mga baterya ng zinc-ion ang mga layunin ng decarbonization ng Canada at nagpapatunay ng pagkakataong gamitin ang mabilis na lumalawak na merkado ng baterya. Bagama't ang mga baterya ng zinc-ion ay medyo bagong teknolohiya, ang kanilang potensyal na suportahan ang grid scale ng pag-iimbak ng enerhiya sa loob ng Canada at sa buong mundo ay hindi maaaring maliitin.

Sa tulong ng pananaliksik at pagmamanupaktura ng Canada, kabilang ang mga pagsisikap mula sa McMaster University at Dartmouth, NS-based Ang Salient Energy Inc., ang pagsasama-sama ng mga baterya ng zinc-ion ay maaaring maging isang katotohanan sa loob ng susunod na ilang taon, na nagtatatag sa Canada bilang isang pinuno ng industriya.

Tungkol sa Ang May-akda

Bagyo William D Gourley, Kandidato ng PhD, Chemical Engineering, McMaster University at Drew Higgins, Assistant Professor, Department of Chemical Engineering, McMaster University

Ang artikulong ito ay muling nai-publish mula sa Ang pag-uusap sa ilalim ng lisensya ng Creative Commons. Basahin ang ang orihinal na artikulo.