ผีเสื้อบนแผงโซลาร์เซลล์ เครดิตภาพ: แทคเวอร์ (ซีซี 2.0)
แบตเตอรี่ที่ผลิตจากยูเรีย ซึ่งมักพบในปุ๋ยและปัสสาวะของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สามารถเป็นวิธีเก็บพลังงานที่ผลิตโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานหมุนเวียนในรูปแบบอื่นๆ ในต้นทุนต่ำสำหรับการบริโภคในช่วงนอกเวลาทำการ
แบตเตอรี่ไม่ติดไฟและมีอิเล็กโทรดที่ทำจากอลูมิเนียมและกราไฟท์จำนวนมาก ยูเรียซึ่งเป็นส่วนผสมหลักของอิเล็กโทรไลต์นั้นถูกผลิตขึ้นทางอุตสาหกรรมโดยตันสำหรับปุ๋ยพืช
“โดยพื้นฐานแล้ว สิ่งที่คุณมีคือแบตเตอรี่ที่ทำจากวัสดุที่มีราคาถูกที่สุดและอุดมสมบูรณ์ที่สุดที่คุณสามารถหาได้บนโลก และมันก็มีประสิทธิภาพที่ดีจริงๆ” Hongjie Dai ศาสตราจารย์วิชาเคมีที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดกล่าว “ใครจะไปคิดว่าคุณจะสามารถนำกราไฟต์ อะลูมิเนียม ยูเรีย มาสร้างแบตเตอรี่ที่หมุนเวียนได้เป็นเวลานาน”
ในปี 2015 ห้องปฏิบัติการของ Dai เป็นผู้ผลิตแบตเตอรี่อะลูมิเนียมแบบชาร์จไฟได้แห่งแรก ระบบนี้ชาร์จในเวลาน้อยกว่าหนึ่งนาทีและใช้งานได้นานถึงพันรอบการคายประจุ ห้องปฏิบัติการร่วมมือกับสถาบันวิจัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรมของไต้หวัน (ITRI) ในการขับเคลื่อนรถจักรยานยนต์ด้วยรุ่นเก่านี้ ซึ่งมีข้อเสียเปรียบหลักประการหนึ่งคือ ต้องใช้อิเล็กโทรไลต์ราคาแพง
รุ่นใหม่ล่าสุดประกอบด้วยอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ยูเรียและมีราคาถูกกว่ารุ่นปี 100 ประมาณ 2015 เท่า โดยมีประสิทธิภาพสูงกว่าและใช้เวลาชาร์จ 45 นาที เป็นครั้งแรกที่ใช้ยูเรียในแบตเตอรี่
Dai กล่าวว่าความแตกต่างของค่าใช้จ่ายระหว่างแบตเตอรี่ทั้งสองคือ "เหมือนกลางวันและกลางคืน" ผลการวิจัยปรากฏใน กิจการของ National Academy of Sciences.
ซึ่งแตกต่างจากพลังงานที่ได้จากเชื้อเพลิงฟอสซิล พลังงานแสงอาทิตย์สามารถควบคุมได้เฉพาะเมื่อดวงอาทิตย์ส่องแสงเท่านั้น แผงโซลาร์เซลล์จะสูบพลังงานเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้าในช่วงเวลากลางวัน หากพลังงานนั้นไม่หมดไปในทันที พลังงานนั้นก็จะสูญเสียไปในรูปของความร้อน
เมื่อความต้องการเทคโนโลยีหมุนเวียนเพิ่มขึ้น ความต้องการแบตเตอรี่ราคาถูกและมีประสิทธิภาพในการเก็บพลังงานสำหรับการปล่อยในเวลากลางคืนก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน แบตเตอรี่ในปัจจุบัน เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหรือแบตเตอรี่ตะกั่วกรด มีราคาแพงและมีอายุการใช้งานจำกัด
Michael Angell ผู้สมัครระดับปริญญาเอกกล่าวว่าแบตเตอรี่ใหม่สามารถแก้ปัญหาการจัดเก็บข้อมูลของกริดได้ "มันถูก. มันมีประสิทธิภาพ การจัดเก็บกริดเป็นเป้าหมายหลัก”
การจัดเก็บกริดยังเป็นเป้าหมายที่สมจริงที่สุด เนื่องจากแบตเตอรี่มีราคาถูก ประสิทธิภาพสูง และอายุการใช้งานยาวนาน แองเจลกล่าว ประสิทธิภาพประเภทหนึ่งที่เรียกว่าประสิทธิภาพคูลอมบิกคือการวัดปริมาณประจุที่ออกจากแบตเตอรี่ต่อหน่วยของประจุที่ชาร์จระหว่างการชาร์จ ประสิทธิภาพของคูลอมบิกสำหรับแบตเตอรี่นี้สูงถึง 99.7 เปอร์เซ็นต์
แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพเช่นกัน แต่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมักพบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กและอุปกรณ์อื่นๆ ก็สามารถติดไฟได้ ในทางตรงกันข้าม แบตเตอรี่ยูเรียติดไฟได้และมีความเสี่ยงน้อยกว่า
“ฉันจะรู้สึกปลอดภัยถ้าแบตเตอรี่สำรองในบ้านของฉันทำจากยูเรียและมีโอกาสเกิดไฟไหม้เพียงเล็กน้อย” Dai กล่าว
เพื่อตอบสนองความต้องการของการจัดเก็บแบบกริด แบตเตอรี่เชิงพาณิชย์จะต้องมีอายุการใช้งานอย่างน้อยสิบปี ด้วยการตรวจสอบกระบวนการทางเคมีภายในแบตเตอรี่ Angell หวังที่จะยืดอายุการใช้งาน
แนวโน้มมีแนวโน้ม ในห้องปฏิบัติการ แบตเตอรี่อลูมิเนียมไอออนแบบยูเรียเหล่านี้สามารถชาร์จได้ประมาณ 1,500 รอบโดยใช้เวลาชาร์จ 45 นาที
“ด้วยแบตเตอรี่นี้ ความฝันคือให้เก็บพลังงานแสงอาทิตย์ไว้ในทุกอาคารและทุกบ้าน” Dai กล่าว “บางทีมันอาจจะเปลี่ยนชีวิตประจำวัน เราไม่รู้”
สิทธิบัตรของแบตเตอรี่ได้รับอนุญาตจาก AB Systems ซึ่งก่อตั้งโดย Dai เวอร์ชันเชิงพาณิชย์อยู่ระหว่างการพัฒนา
แหล่งที่มาของบทความ
Jackie Flynn สำหรับ มหาวิทยาลัย Stanford
กระทรวงพลังงานสหรัฐ แผน Global Networking Talent 3.0 กระทรวงศึกษาธิการของไต้หวัน และโครงการ Taishan Scholar เป็นผู้ให้ทุนสนับสนุนงานนี้
หนังสือที่เกี่ยวข้อง
at ตลาดภายในและอเมซอน
