Är elektrokemisk energi nyckeln till framtidens energilagring?
För att öka tillgången på förnybar energi krävs effektiva energilagringsmetoder för vårt elnät. Detta då förnybara energikällor så som vindkraft är mycket beroende av vädret eller solceller som producerar (som mest) under dagtid. Detta är vart elektrokemisk energilagring kommer in, denna form av energilagring kan leda till betydande skillnad inom eltillförseln. (Wikipedia)
Syra-blybatterier
Blybatterier (blyackumulator) är det vanligaste batteriet som används i bilar med förbränningsmotorer. I blyackumulatorer används oftast 6 seriekopplade 12v galvaniska celler. Cellerna har en elektrod gjord av bly och en motelektrod av blyoxid. När man laddar blyackumulatorer genereras syrgas och vätgas som kan med luft bli till explosiv knallgas som kan orsaka brand och explosioner. Det är därför det finns flamspärrande ventiler som man kan sätta på batterier, för att hindra dessa explosioner och lågor. Gaston Planté uppfann blyackumulatorn 1859 och därmed anses det inte att vara ett nästagenerationsbatteri enligt Wikipedia. År 2013 tillverkades ungefär 700 miljoner blyackumulatorer och är alltså väldigt brett massproducerade. Idag används blyackumulatorer mest för att lagra ström och utge ström för att starta bilar och för att sedan bli uppladdade igen av bilarna de startade genom rörelseenergin bilarna genererar. (Wikipedia)
Litium-svavelbatterier
Ett annat bättre alternativ är litium-svavelbatterier eller bara svavelbatterier, vilket är en teknologi som använder svavel som en av elektroderna och den andra av litium. Dem har fått mycket uppmärksamhet på grund av deras höga teoretiska energitäthet + den stora tillgången av svavel. Det är billigt och har en låg miljöpåverkan. Problemen med dessa svavelbatterier är deras låga energitäthet i praktiken. Andra problem inkluderar hur svavel som är en isolator har en låg elektrisk ledningsförmåga, kapaciteten av batterierna minskar dessutom med tiden. Kapaciteten minskar som en följd av ”Shuttling”, detta sker när batteriets katod skapar poly sulfider som sedan löser sig i elektrolyten. Detta går att motverka genom att oxidera poly sulfiderna innan de når anoden. Man kan också förhindra poly sulfiderna från att komma ut i första hand genom att använda sig av ”nano-porösa kolkatoder”. Man hade också kunnat täcka anoden med ett sorts lager som skyddar skriver Wikipedia. Som en sammanfattning av detta hade svavelbatterier kunnat vara ett bra alternativ för lagring av förnybarenergi. (Wikipedia)
Litium jon-batterier
En annan möjlighet för energilagring är litium-jonbatterier som är uppladdningsbara batterier (ackumulatorer). Under processen av urladdning och uppladdning färdas litiumjonerna från och tillbaka mellan den positiva och negativa elektroden via en elektrolyt. Idag används Litium-jonbatterier ofta inom mobiltelefoner för att det är bättre för miljön än vad de gamla nickel-metallhydridackumulatorerna och nickel-kadmiumackumulatorerna är. Litium-jonbatterierna används även för lagring av energi i stora skalor, som exempelvis av el från vindkraftverk. Det är däremot inte än möjligt att förstora litium-jonbatteriet för att vi inte bara kan förstora elektroderna och elektrolyten. Med det uppdraget kommer massor fler kemiska utmaningar. (Wikipedia)
Bränsleceller
Bränsleceller är också ett alternativ, en bränslecell representerar ett typ av system inom elektrokemisk energilagring, där de omvandlar energi från kemiskt bränsle till elektricitet, med vätgas som det vanligaste bränslet. Enligt Vätgasbloggen kan bränsleceller omvandla upp till 60% av bränslets energi till elektricitet. Därutöver har bränsleceller potential att fungera som lagringsenheter för förnybar energi genom att omvandla överskottsenergi till vätgas, vilket möjliggör ett effektivt energilagringssystem och kan bidra till förbättrad energiförsörjning samt potentiellt lägre elkostnader. Här skriver Vätgasbloggen hur energin lagras i lagringsanläggning, i metallhydridmaterial eller i trycksatta behållare. Denna energi kan sedan används vid behov. Trots dess fördelar har bränslecellsteknologin fortfarande några betydande nackdelar så som att tillverkningskostnaderna är höga, delvis på grund av användningen av dyra metaller som platina och rutenium. Dessutom är teknologin hyfsat ny på marknaden, vilket innebär att det finns utrymme för förbättring så som att göra den mer kostnadseffektiv och tillgänglig för en bredare användning. (Vätgasbloggen)
Avslutningsvis så har elektrokemisk energilagring möjligheten att förändra hur vår värld använder energi, detta då det kan tillåta utbyggnation av förnybara energikällor då dem är mer användbara tillsammans med ett välfungerande och effektivt energilagringssystem. Så är elektrokemisk energi nyckeln till framtidens energilagring? Det återstår att se.
Artikeln är skriven av Noel och Bobo
Referenser:
Vätgasbloggen. (den 03 04 2023). Bränsleceller – Allt du behöver veta om denna revolutionerande teknik. Hämtat från Vätgasbloggen: https://vatgasbloggen.se/bransleceller-allt-du-behover-veta-om-denna-revolutionerande-teknik/
X. Fan, W. Sun, F. Meng, A. Xing, and J. Liu, “Advanced chemical strategies forlithium-sulfur batteries: A review,”Green Energy & Environment, 2017
^ [a b] J. Sheers, S Fantini, P Johansson, A review of electrolytes for lithium–sulphur batteries, Elsevier, 2014
^ Quan Pang, Xiao Liang, Chun Yuen Kwok & Linda F. Nazar, Advances in lithium–sulfur batteries based on multifunctional cathodes and electrolytes, Nature Materials, 2016
^ M. Safari, C. Y. Kwok, and L. F. Nazar, July 28 2016, Transport Properties of Polysulfide Species in Lithium–Sulfur Battery Electrolytes: Coupling of Experiment and Theory, ACS central science
“Eurobat”, Arkiverad från originalet den 30 maj 2016. Läst 2 maj 2016.
^ ”Litium-jon-batterier”. Uppsala universitet, institutionen för Kemi Ångström. Läst 2 november 2023.
^ ”Alelion”. Alelion AB. Läst 7 november 2023.
^ ”Nilar AB”. Nilar AB. Läst 2 november 2023.
^ [a b] Bergveld, Kruijt, Notten (2002). Battery Management Systems: Design by Modelling. sid. 107–108. Läst 20 oktober 2019
Bilden är AI genererad av Adobe Firefly