ТЕМИ:
Батерија, технологија, DOE, енергија, Li ion батерии
Од американскиот оддел за енергија 9 мај 2021 година
Батериите и сличните уреди прифаќаат, складираат и ослободуваат електрична енергија по потреба. Батериите користат хемија, во форма на хемиски потенцијал, за складирање енергија, исто како и многу други секојдневни извори на енергија. На пример, трупците складираат енергија во нивните хемиски врски додека согорувањето не ја претвори енергијата во топлина.
Бензинот е складирана хемиска потенцијална енергија додека не се претвори во механичка енергија во моторот на автомобилот. Слично на тоа, за да работат батериите, електричната енергија мора да се претвори во хемиска потенцијална форма пред да може лесно да се складира.
Батериите се состојат од два електрични терминали наречени катода и анода, одделени со хемиски материјал наречен електролит. За да прифати и ослободи енергија, батеријата е поврзана со надворешно коло. Електроните се движат низ колото, додека истовремено јони (атоми или молекули со електричен полнеж) се движат низ електролитот.
Во батерија на полнење, електроните и јоните можат да се движат во која било насока низ колото и електролитот. Кога електроните се движат од катодата кон анодата, тие ја зголемуваат хемиската потенцијална енергија, со што се полни батеријата; кога се движат во друга насока, ја претвораат оваа хемиска потенцијална енергија во електрична енергија во колото и ја испразнуваат батеријата. За време на полнењето или празнењето, спротивно наполнетите јони се движат во внатрешноста на батеријата преку електролитот за да го балансираат полнењето на електроните што се движат низ надворешното коло и создаваат одржлив, систем за полнење. Откако ќе се наполни, батеријата може да се исклучи од колото за да ја зачува хемиската потенцијална енергија за подоцнежна употреба како електрична енергија.
Батериите се измислени во 1800 година, но нивните хемиски процеси се сложени. Научниците користат нови алатки за подобро разбирање на електричните и хемиските процеси во батериите за да произведат нова генерација високоефикасно, електрично складирање енергија. На пример, тие развиваат подобрени материјали за аноди, катоди и електролити во батерии. Научниците ги проучуваат процесите во батерии што се полнат бидејќи тие не се обратуваат целосно додека батеријата се полни и испразнува. Со текот на времето, недостатокот на целосен пресврт може да ја промени хемијата и структурата на материјалите за батерии, што може да ги намали перформансите и безбедноста на батеријата.
Факти за складирање електрична енергија
На Нобеловата награда за хемија за 2019 година им беше доделена заеднички на B.он Б. Гуденоу, М. Стенли Витингем и Акира Јошино-за развој на литиум-јонски батерии.
На Електролитниот геном во JCESR произведе пресметковна база со повеќе од 26.000 молекули што може да се искористи за пресметување на клучните својства на електролитите за нови, напредни батерии.
DOE Канцеларија за наука и складирање електрична енергија
Истражувањата поддржани од Канцеларијата за наука DOE, Канцеларијата за основни енергетски науки (БЕС) дадоа значителни подобрувања во складирањето електрична енергија. Но, ние с still уште сме далеку од сеопфатни решенија за складирање на енергија од следната генерација со користење на сосема нови материјали што можат драматично да подобрат колку енергија може да зачува батеријата. Ова складирање е клучно за интегрирање на обновливите извори на енергија во нашето снабдување со електрична енергија. Бидејќи подобрувањето на технологијата за батерии е од суштинско значење за широката употреба на електрични возила со вграден погон, складирањето е исто така клучно за намалување на нашата зависност од нафта за транспорт.
БЕС поддржува истражување од индивидуални научници и во мултидисциплинарни центри. Најголемиот центар е Заедничкиот центар за истражување на складирање енергија (JCESR), енергетски иновативен центар на DOE. Овој центар ги проучува електрохемиските материјали и појави во атомска и молекуларна скала и користи компјутери за да помогне во дизајнирањето нови материјали. Ова ново знаење ќе им овозможи на научниците да дизајнираат складирање на енергија што е побезбедно, трае подолго, се полни побрзо и има поголем капацитет. Бидејќи научниците поддржани од програмата БЕС постигнуваат нови достигнувања во науката за батерии, овие достигнувања се користат од применети истражувачи и индустрија за да ги унапредат апликациите во транспортот, електричната мрежа, комуникацијата и безбедноста.
