علمی، پژوهشی و فناوری

آینده ذخیره انرژی تجدیدپذیر در باتری‌های مایع نهفته است

تولید انرژی خورشیدی در طول شب و در زمستان کاهش می‌یابد و نیروی باد متغیر است. ماهیت متناوب انرژی‌های تجدیدپذیر باید متعادل شوند.

گروهی از پژوهشگران «دانشگاه استنفورد»(Stanford University) سعی دارند یک فناوری امیدوارکننده را ارائه دهند که با ذخیره‌سازی هیدروژن مایع، گزینه‌های ذخیره انرژی تجدیدپذیر را تقویت می‌کنند.

«رابرت ویموث»(Robert Waymouth) سرپرست این پژوهش گفت: شبکه برق با همان سرعتی که تولید می‌شود، از انرژی استفاده می‌کند و اگر در آن زمان مورد استفاده قرار نگیرد و نتوان آن را ذخیره کرد، تلف می‌شود.

ویموث این گروه پژوهشی را هدایت می‌کند تا یک فناوری نوظهور و امیدوارکننده را برای ذخیره انرژی تجدیدپذیر کشف کنند. این فناوری، «حامل‌های هیدروژن آلی مایع»(LOHCs) نام دارد. هیدروژن در حال حاضر به عنوان منبع سوخت استفاده می‌شود و چالش‌های مهمی را برای تولید برق، مهار و حمل‌ونقل ایجاد می‌کند.

ویموث ادامه داد: ما در حال توسعه یک راهبرد جدید برای تبدیل انتخابی و ذخیره بلندمدت انرژی الکتریکی در سوخت‌های مایع هستیم. همچنین، ما یک سیستم کاتالیزوری جدید و انتخابی را برای ذخیره انرژی الکتریکی در یک سوخت مایع بدون تولید هیدروژن گازی کشف کردیم.

فناوری‌های جدید ذخیره‌سازی انرژی برای تکمیل باتری‌های لیتیوم-یون مورد استفاده برای ذخیره‌سازی شبکه، تلفن‌های هوشمند و وسایل نقلیه الکتریکی تحت بررسی هستند. یکی از گزینه‌های امیدوارکننده، حامل‌های هیدروژن آلی مایع هستند که پتانسیل ذخیره و آزادسازی هیدروژن را دارند و مانند باتری‌های مایع عمل می‌کنند. باتری‌های مایع می‌توانند به ذخیره‌سازی انرژی بپردازند و در صورت نیاز آن را به سوخت قابل استفاده یا برق تبدیل کنند.

گروه ویموث در حال بررسی پتانسیل «ایزوپروپانول»(Isopropanol) و «استون»(Acetone) به عنوان عناصر کلیدی در سیستم‌های ذخیره و آزادسازی انرژی هیدروژن هستند. ایزوپروپانول یک شکل مایع با چگالی بالا از هیدروژن را نشان می‌دهد که می‌توان آن را به طور موثر از طریق زیرساخت‌های موجود ذخیره یا حمل کرد. وقتی زمان مناسب فرابرسد، می‌توان از آن به عنوان یک سوخت پاک در پیل سوختی یا برای آزادسازی هیدروژن بدون انتشار دی‌اکسید کربن استفاده کرد.

با وجود این، در حال حاضر نیاز به روش‌های کارآمدتر برای تولید ایزوپروپانول با استفاده از برق وجود دارد. این فرآیند شامل تبدیل دو پروتون به‌دست‌آمده از آب و دو الکترون به گاز هیدروژن است که می‌تواند توسط یک کاتالیزور برای تولید ایزوپروپانول استفاده شود.

ویموث گفت: در این فرآیند به گاز هیدروژن نیازی نیست. چگالی انرژی آن کم است. ما به یک روش جدید برای ساخت مستقیم ایزوپروپانول از پروتون‌ها و الکترون‌ها بدون تولید گاز هیدروژن نیاز داریم.

پیشرفت فناوری حامل‌های هیدروژن آلی مایع، نویدبخش افزایش ذخیره انرژی برای تاسیسات خورشیدی یا بادی صنعتی است. ویموث افزود: وقتی انرژی اضافی دارید و هیچ تقاضایی برای آن در شبکه وجود ندارد، انرژی را به صورت ایزوپروپانول ذخیره می‌کنید و وقتی به انرژی نیاز دارید، می‌توانید آن را به صورت برق بازگردانید.

این پژوهش در «Journal of the American Chemical Society» به چاپ رسید.