منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باد و خورشید برای حفظ سیاره ما حیاتی هستند اما یک چالش بزرگ را به همراه دارند. چالش این است که آنها همیشه در صورت نیاز انرژی تولید نمی‌کنند. برای استفاده حداکثری از منابع انرژی تجدیدپذیر، به راه‌های کارآمد و مقرون‌به‌صرفه برای ذخیره انرژی تولیدشده آنها نیاز داریم تا حتی زمانی که باد نمی‌وزد یا خورشید نمی‌تابد، انرژی داشته باشیم.

به نقل از تک‌اکسپلور، دانشمندان «دانشکده مهندسی دانشگاه کلمبیا»(Columbia Engineering) روی توسعه انواع جدیدی از باتری‌ها برای تغییر نحوه ذخیره انرژی تجدیدپذیر متمرکز شده‌اند. آنها در پژوهش جدید خود از باتری‌های «K-Na/S» استفاده کردند که عناصر ارزان‌قیمت و در دسترس پتاسیم، سدیم و گوگرد را ترکیب می‌کنند تا یک باتری کم‌هزینه را برای ذخیره بلندمدت انرژی ارائه دهند.

«یوآن یانگ»(Yuan Yang) سرپرست این پژوهش گفت: مهم است که بتوانیم مدت زمان کارکرد این باتری‌ها را افزایش دهیم و آنها را به راحتی و با هزینه کم تولید کنیم. قابل اطمینان‌تر کردن انرژی‌های تجدیدپذیر به تثبیت شبکه‌های انرژی، کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و حمایت از آینده انرژی پایدارتر برای همه کمک می‌کند.

دو چالش عمده برای باتری‌های K-Na/S وجود دارد.

۱. آنها ظرفیت پایینی دارند زیرا تشکیل جامد غیرفعال K2S2 و K2S جلوی فرآیند انتشار را می‌گیرد.

۲. عملکرد آنها به دماهای بسیار بالا (بیش از ۲۵۰ درجه سلسیوس) نیاز دارد که نیازمند مدیریت حرارتی پیچیده است. بنابراین، هزینه فرآیند افزایش می‌یابد.

پژوهش‌های پیشین با رسوبات جامد و ظرفیت کم دست‌وپنجه نرم کرده‌اند و جستجو برای یافتن یک روش جدیدی به منظور بهبود این نوع باتری‌ها ادامه داشته است.

گروه یانگ یک الکترولیت جدید را برای کمک به ذخیره و آزادسازی انرژی باتری ابداع کردند که حلالی از استامید و کاپرولاکتام است. این الکترولیت می‌تواند K2S2 و K2S را حل کند و چگالی انرژی و چگالی توان باتری‌های K/S با دمای متوسط ​​را افزایش دهد. علاوه بر این، باتری را قادر می‌سازد تا در دمای بسیار پایین‌تر (حدود ۷۵ درجه سلسیوس) نسبت به طراحی‌های پیشین کار کند و تقریبا به حداکثر ظرفیت ذخیره انرژی ممکن دست یابد.

اگرچه گروه یانگ در حال حاضر روی باتری‌های کوچک به اندازه سکه متمرکز شده‌اند اما هدف آنها این است که در نهایت این فناوری را برای ذخیره مقادیر زیادی از انرژی بهبود ببخشند. این باتری‌های جدید در صورت موفقیت‌آمیز بودن می‌توانند منبع تغذیه پایدار و قابل اعتمادی را از منابع تجدیدپذیر -حتی با وجود مقدار کمتری از نور خورشید یا باد- فراهم کنند. این گروه پژوهشی اکنون در حال کار کردن روی بهینه‌سازی ترکیب الکترولیت هستند.

این پژوهش در مجله «Nature Communications» به چاپ رسید.