Baterie, co dýchá vzduch, by se mohla stát ultralevným úložištěm energie  
Dnešní nabíjitelné baterie jsou drahé nebo nepraktické. Extrémně laciné baterie ze síry, slané vody a vzduchu by to časem mohly změnit.
Baterie na vzduch. Kredit: Felice Frankel / MIT.ABBattery
Baterie na vzduch. Kredit: Felice Frankel / MIT.ABBattery

Obnovitelné zdroje energie jsou cool. Ale v mnoha případech jsou náladové, fungují jenom někdy, jejich výkon kolísá, a ke smysluplnému provozu vyžadují účinná úložiště energie. A to je ohromný problém. Technologie baterií očividně stále pokulhávají za rozvojem obnovitelné energetiky. V současné době sice máme k dispozici rozmanité technologie pro skladování elektrické energie, většinu z nich ale znevýhodňuje vysoká cena. Relativně levné varianty, jako jsou například přečerpávací vodní elektrárny, zase mohou fungovat jenom na zcela specifických místech.

 

Yet-Ming Chiang. Kredit: Dominick Reuter / MIT.
Yet-Ming Chiang. Kredit: Dominick Reuter / MIT.

Teď se do vývoje laciných baterií pro obnovitelnou energetiku vložil Yet-Ming Chiang z MIT a jeho tým, který se rozhodl vrátit ke kořenům technologie baterií. Významná položka v ceně baterií záleží na jejich výrobě a postupně klesá, protože výrobní postupy baterií fungují v masovém měřítku a odborníci je neustále ladí a vylepšují. Přesto ale existují limity, pod které cena soudobých baterií neklesne. Ty představuje hlavně cena surovin, z nichž se baterie vyrábějí.

 

Chiangův tým vcelku udiveně zjistil, že během posledních 40 let nové technologie baterií prakticky vždy používaly dražší suroviny, nežli předchozí technologie baterií. Je to důsledek snah vědců a inženýrů, kteří vždy usilovali o co nejvyšší hustotu uložení energie, protože chtěli baterie pro stále menší a lehčí notebooky a telefony. Jenže při tom obětovali nízkou cenu takových baterií.

 

Časy se mění. Chiang a spol. zareagovali na výzvu dnes již bývalého amerického ministra energetiky Stevena Chunga, která spočívá v pětinásobném snížení ceny baterií během pěti let. Vsadili na velice levné materiály a připsali si úspěch. Jejich výzkum nedávno publikoval časopis s příznačným jménem Joule.

 

Jak funguje baterie dýchající vzduch. Kredit: Felice Frankel / MIT.
Jak funguje baterie dýchající vzduch. Kredit: Felice Frankel / MIT.

Baterie, tak jak je známe, potřebují elektrody, tedy katody a anody, a pak elektrolyt v prostředí mezi nimi. V současnosti existují technologie, které významně zlevňují jeden anebo dva z těchto základních prvků. Zatím ale schází technologie, která by zlevnila všechny tři tyto základní součásti a přitom zaručovala bezproblémové využití.

 

Chiang se rozhodl pro síru, protože síra je v přepočtu na jednotku energie velmi levným materiálem pro výrobu katod, desetkrát levnější než alternativní materiály. Poté s kolegy hledali srovnatelně levný materiály pro anody a bylo to podle všeho dobrodružné. Nejprve usilovali o manganistan draselný, ale ten se nakonec jako materiál pro levnou anodu neosvědčil. A pak se jim přihodila šťastná náhoda, když objevili, že pro katody ze síry a správný elektrolyt je nejlepší anodou vzduch. Tím správným elektrolytem je mimochodem slaná voda, která sice nemá tak vysokou hustotu uložení energie, ale je až neslušně levná.


Když to Chiangův tým všechno sečetl, tak jim vyšlo, že baterie ze síry, vzduchu a slané vody přijde asi tak na 1 dolar za 1 uskladněnou kilowatthodinu. U lithium-iontových baterií to dělá tak 100 dolarů na kilowatthodinu. Některé levné baterie mají tak nízkou hustotu uložení energie, že nejsou praktické. Chiangova baterie ovšem uskladní asi 30 až 145 watthodin na litr objemu baterie, což je sice nepraktické pro transport, ale pro uskladnění na místě je to víceméně v pohodě. Nové technologie je na samotném počátku, podle prvních ohlasů je ale velmi slibná.

Video:  Air-Breathing Aqueous Sulfur Flow Battery for Ultralow-Cost Long-Duration Electrical Storage


Video:  Yet Ming Chiang


Literatura
IFL Science 11. 10. 2017, Joule 1: 306–327.

Datum: 20.10.2017
Tisk článku

Míchačka na karty na baterie -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 549 Kč
cena: 455 Kč
Míchačka na karty na baterie

Související články:

Lithiové mikrobaterie se 3D nanopórovými elektrodami vládnou všem     Autor: Stanislav Mihulka (24.04.2013)
Nadupané biobaterie na cukr     Autor: Stanislav Mihulka (01.02.2014)
Baterie z jaderného odpadu a diamantů vydrží 5 tisíc let     Autor: Stanislav Mihulka (04.12.2016)



Diskuze:

Aby se vyhli waterboerdingu na Guantanamu, čínská triada se na straně 326 přiznává, že nehledě na síru i sýry zdarma

Josef Hrncirik,2017-10-24 10:34:58

k uložení a čerpání energie toky 1 kW z průtočných aku lze v USA očekávat amortizační cenu cca 203 doláčů pro ukládání + výběr, a 86 doláčů do obsluh, tj. cca 290 doláčů se musí amortizovat během celoživotní doby průtokových systémú, (nejspíše optimistických 20 let).
Pochopitelně + ztráty z mizerné účinnosti + 0 za síru + ? za Li soli + ?! + ? za zázračně selektivní bariéru (membránu) Sx-- iontů , těšících se na Pt-Ir zdarma?
Tak se to má se superlevným úložištěm energie v síře zdarma.

Odpovědět

Tvrdí že síra do Li2S anolytu je prakticky zdarma. Velmi velký odpor Sx-- selektivní bariéry mezi anolytem a katolytem spolu s velkým přepětím na kyslíkové katodě vedoucí k nízké účinnosti a malé hustotě příkonu a výkonu

Josef Hrncirik,2017-10-23 12:54:09

cca jen 200 W/m3 ready aku při sotva akceptovatelné energetické účinnosti cyklu nabití-vybití 60% má za následek jen malé využití cca 1,5% všech materiálů (nejen S) oproti Lion aku, které vlastně po 98,5% času jen zahálí.
Prostě při nízké hustotě vybíjecího výkonu je energetický obsah aku a vlastně všech jeho komponent nevyužit. To má smysl, jen pokud jde o nutnost akumulovat energii po delší dobu než den-noc nebo dlouhá bezvětří.
Při udávaném až 150 W.h/l anolytu a 200 W/m3 kompletu = 200 W/250 l anolytu =
= 200 W/(250 l.150 W.h/l) = cca 1/190 h, nemám (nemohu) aku prakticky vybít rychleji než za cca 190 h. Aku by mělo být schopno absorbovat solární peak cca 1000 W/m2 oproti celodennímu průměru 200 W/m2, tj. při nabíjení musí být cca 2,5x předimenzován a při vybíjení do špiček řekněme 5 x a kvůli jednodennímu výpadku snad navíc ještě 2x .
Powerwall by se peakem vybil za 15kWh/5kW = 3h a bez problému to dokáže, ale chci vidět protokoly účinnosti cyklu potvrzené VW!
Sirný cyklus je tedy cca 190h/3h = cca 63x slabší na plíce než Lioni a musí tedy být cca 63x předimenzován a jeho součásti jsou oproti Lion cca 63x méně využity.
Nejde tedy jen o síru zdarma.
Mimo Sx-- membránovou nízkoodporovou barieru, špičkové katalyzátory redox reakcí 02
asi jen Pt-Ir (neotrávitelné smrdutými sýry) a nejspíše nutnosti používat Li2S a LiOH nejede vlak i při bonifikaci placením za odběr síry do aku.

Zdůvodnění, že malá hustota výkonu, tj. nutné dlouhé čekání na úplné vyčerpání (vyprázdnění) aku, je vlastně jeho velká VÝHODA dlouhého udržení akumulované energie, nepůsobilo přesvědčivě ani v čínském obrázkovém písmu.

Odpovědět

Cena je nesmyslná

David Šigut,2017-10-21 13:17:47

Pišou že průměrně uskladní v jednom litru 100 Wh a k tomu dodávají že za 1 uskladněnou kWh dají 1 dolar. Takže na uskladnění 1kWh potřebují 10L objemu a má je to stát 1 dolar? Kolik stojí prázdný 10L plastový kbelík cca 5 dolarů? Ta uvedená cena je prostě nesmysl když prázdna nádoba stoji 5x tolik co má stát celá jejich baterie.

Odpovědět


Re: Cena je nesmyslná

Josef Hrncirik,2017-10-21 13:30:24

Nebuďte rasista.
Přece v článku jasně píší, že jde jen o ceny chemikálií (či možná dokonce i jen síry v zemi?) pro uskladnění energie ve formální anodě) a elektrony navíc nemizí na rozdíl od Pt-Ir či kýblů; což však jednoznačně nejsou chemikálie uskladňující energii.
Patentoví právníci v tom mají jasno již dávno .

Odpovědět


Re: Cena je nesmyslná

Alexandr Kostka,2017-10-22 07:40:11

Ten 10l kyblík má výrobní cenu možná tak 2-3 koruny. Kolik si za něj řekne obchodík (nebo spíše překupník) není až tak podstatné. A jako náplň potřebujete pár dkg síry. Pokud zbytek objemu tvoří mořská voda a vzduch, tak ta cena patrně odpovídá.

Odpovědět


Jezte síry, jsou fungicidní, hořlavé, metastabilní, zdravé a drahé!

Josef Hrncirik,2017-10-22 09:40:27

Jak vidno zříti na 10./1016/j.joule.2017.08.007,
je možné, že Chiang Power-sud bude mít objem elektrolytů i jen 240l, řekněme 120 l katolytu LiOH a 120 l anolytu Li2S + rezervu na min 120 l vzduchových bublinek
+ min 12 l membrány propustné pouze pro Li+ ; + min 12 l iridiované anody + min 12 l platinované katody + min 12 l slektrody pro převody 2 S-- = S2-- + 2 e (možná stačí i nerez folie či síťka, pokud nebude anodicky korodovat a nebude vyžadovat velké přepětí, aby nemusela být také katalytické, tj. platinovaná či iridiovaná jako pro reakci
O2 +2 H2O + 4 e = 4 OH-.
Je to analogie s obtížemi uskutečnit redukci kyslíku v palivovém článku.
Je to mnohem obtížnější než reagovat vodík.
I tam musí být separátor elektrolytů, navíc umožňující uzavření obvodu iontovým proudem v elektrolytu a omezující možný chemický zkrat látek na protějších elektrodách.
Zatím máme jen cca 260 l avšak též min 20 l velmi drahých fólií, sítek či zázračné Li selektivní membrány, dále potřebujeme vodiče, přívody cirkulujích kapalin, rozdělovače a spojovače a ventily proudění, separaci bublin a kapének a čerpadla a dmychadlo.

Jak jsem odhadl v jedné z připomínek: ... z dat v článku plyne že i při proudové hustotě jen 0,065 mA/cm2 to má čistě elektrodovou účinnost max 60% a výkon max 200 W/ m3.
Powerwallstreet deklaruje při 13,5 kWh 5 kWp, tj. pak potřebujeme min cca 25 m3 air breathink battery při mizerné účinnosti pravděpodobně -100, 0 - max 50%, kdy je určitě lepší na černo odebírat noční a zejména denní proud.
Think! Oněch 200 W se totiž určitě spotřebuje na cirkulace v plících a žilách of break break think battery.
Cena kýblů ani síry zde skutečně není důležitá na rozdíl od cen lithia, Pt a Ir.
Kýbl bude zapotřebí jen na dolary.
Jen Li bude zapotřebí pro uložení 14 kWh*2 (neúčinnost) = 28 kWh při teoretickém napětí řekněme 1,23 V (určitě to není lepší než O2 + 2 H2; tj. 28*3,6 MJ/(1,23 V*100000 A.s) = 230 mol = 1,61 kg a síry 32/7 x tolik tj. pouhých 368 párů dekagramů pochopitelně s nutnou rezervou na paritní pár, tj. o 3 dB a pak to je bratru 3,2 kg Li ve formě Li2S a LiOH a 736 párů dek síry, které Vám dodá i s kýblem gratis Váš dodavatel Pt-Ir.

Jako spekulace s cenami těchto kovů to ovšem nemá vadu.
Zbývá jen vyrobit 100% selektivní Li+ membránu.
Mořskou vodu doporučuji z aku ihned vylít, pokud ovšem se nechcete udusit Cl2
či rozpustit si aktivované Pt-Ir.
Volte 8!

Odpovědět

Sira vs Tesla

Josef Skramusky,2017-10-20 20:13:30

Tesla powerwall
14 kWh Powerwall-Stromspeicher - 6.300 €
Dimensions: 1150 mm x 755 mm x 155 mm (45.3 in x 29.7 in x 6.1 in)
Weight: 122 kg (269 lbs)
tedy cca 135 litru vcetne krabicky invertoru a zbytku

Chiang Power - sud?
14 kWh ~ 240 litru - tak s obalem a elektroniku odhadem 2-3x vetsi nez powerwall. Popravdě i kdyby bylo větší 10x tak je to furt větší IBC - na to bych v baráku místo našel v pohodě.

A pokud by sírová katoda nebyla drahá, tak vše ostatní je k výměně skoro zadarmo.

Držím palce a doufám že bude realizovatelné i DIY.

Odpovědět


Re: Sira vs Tesla

Josef Hrncirik,2017-10-20 21:25:21

V článku "Nový důmyslný materiál... Osel 13.X.2017 04:47
nás čínská triáda z Miami pod slibem levné fotolýzy mořské vody na vodík
připravila nejen o titanové elektrody, ale i o strategický molybden a stejně nakonec vodík připravovali jedině díky oxidaci přidávaného metanolu
(sacrifiing agent, SPASITEL).
To jsme si ale mohli vodík snadno připravit i potmě přímo z metanolu a bez Ti a Mo.

Čínská triáda z MIT asi ani nemínila lít mořskou vodu do aku, jen dešťovou a nutně musela začít s nižším polysulfidem; a třeba síranem či louhem ve druhém oddělení.
Elektroda pro vylučování O2 musí být pokryta oxidem iridia při nabíjení aku a platinou při vybíjení aku (redukci kyslíku ze vzduchu).
Máte nachystány 2 Pt-Ir metry?
Katoda i anoda musí být oddělena membránou která nepustí sulfidy pást se či oxidovat na drahých kovech (navíc musí mít malý odpor).
Kyslík je málo reaktivní, řádili s proudovou hustotou menší než 1 mA/cm2.
Máte skutečně bazén 50m?

Odpovědět

Chemický humor nebo jen horror?

Josef Hrncirik,2017-10-20 19:49:10

Při nabíjení redukují na katodě (v katodovém prostoru) vyšší polysulfidy na nižší a na anodě míní vylučovat kyslík.
Pokud by tam byla mořská voda, uvolňoval by se přednostně chlor.
Je známo, že i chrabří říšští U-boatmanni se po zatopení prostoru s akumulátory začali dusit chlorem vzniklým elektrolýzou na pólech aku či rozvodech, místo aby si užívali elektrolýzou vytvořeného čerstvého kyslíku ve vydýchaných a nevonných stísněných ponurých prostorech U-boatu.

Odpovědět


Čínská triáda z MIT nás připraví pod záminkou síry zdarma o lithium, selektivní membránu pro lithium; Platinu a iridium, které nakonec ještě otráví sírou zdarma pronikající vadami v drahé membráně.

Josef Hrncirik,2017-10-21 08:32:58

Svůj dokonalý čin popisují pod DOI 10.1016/j.joule.2017.08.007
Schema přečerpávací sirné elektrárny je tam na s.309
Jako elektrolyt doporučují pochopitelně drahý Li2S2 a LiOH, protože membrána dokáže jakž takž zadržet únik sirníků a přitom jakž takž propustit proud jako proud malých Li iontů, s Na je již problém. I tak zápasí s odporem odporné membrány.
Nafionová pro H ionty se nedá použít, protože okyselením či velkým zředěním a přeoxidováním nad hexasulfid z polysulfidů začne vypadávat ucpávající a navíc nevodivá síra zdarma.
Kyslík se vyvíjí při nabíjení OER reakcí na Ir anodě (má menší přepětí než Pt), a je redukován na Pt katodě při vybíjení ORR (opět to přepětí!)
Síra, která se eventulně dostane na Ir (dezertuje ze své oddělení aku) ho obtěžuje, až otravuje, ev jen izoluje nevodivým povlakem, či vzniká takřka zdarma kyselina sírová rozkládající sulfidy a membránu.
Bublinky kyslíku nesmí příliš obalit Ir, izolují a musí lehce unikat z aku, aby nedostal embolii.
Naopak při redukci O2 z luftu tam bude cca 10x větší fofr v proudění bublinek vzduchu, neb obsahuje jen cca 1/5 kyslíku a poklesem koncentrace kyslíku se aku mírně přidusí (klesne napětí i odběr), ev. až zmodrá. Zde je asi embolie akutní.
Na obr.4 s 313 je vidět, že i při nekřesťansky šetrném odběru jen 0,065 mA/cm2 je rozdíl nabíjecího a vybíjecího napětí min 40%, tj. účinnost jen max. 60% při "zatížení"
cca 0,08 mW/cm2, tj. veselých 0,8 W/m2.
Předpokládejme tloušťku elektrod, obalu, membrány 0,2 mm tj. celkem 1 mm , tloušťku roztoku sirného roztoku 1 mm a kyslíkového šampusu 2 mm; tedy vše celkem 4 mm tj. 4l/m2, tj. 0,8 W/4l = 800 W/4m3 = 200 W/m3 při max. 60% účinnosti, asi dosažitelné i stlačením vzduchu.
Dlouhé Stráně mají 78%.
Lze očekávat ztrátu min 20% Pt-Ir u výrobce i provozovatele i při regeneraci (DPH) .

Možná v těch grafech triáda uvedla i ceny nutného Li a Pt-Ir a membrány, leč byly až v oblacích nad cenou síry zdarma a vody 100,-/m3.

Jsem z toho otráven více než Pt-Ir sírou.

Odpovědět

objem

David Dobeš,2017-10-20 11:17:07

To zní zajímavě. Pokud bych počítal s hustotou Li-Ion kolem 300-400Wh/l, tak toto zařízení dejme tomu se 60 Wh/l je na 1/5. To by znamenalo 5x větší objem a to není zase tak moc. Je samozřejmě otázka "vedlejších" problémů - např. trvanlivost a paměťový efekt zařízení, vč.sírové katody.

Odpovědět


Re: objem

Alexandr Kostka,2017-10-20 14:12:26

Právě. U statického umístění je fyzická velikost víceméně nepodstatná. Pokud by elektrárnu (a jedno jakou) o ploše pár hektarů zvládla "vyrovnávat a zálohovat" sada akumulátorů o velikosti menší bytovky, tak je to jen minimální nárůst potřebného místa.

Odpovědět


Re: Re: objem

Vít Výmola,2017-10-20 14:27:43

Kdyby bytovky. Stačilo by zařízení o rozměrech bazénu. A jako elektrolyt použít obyčejnou přefiltrovanou mořskou vodu. Napadlo mě to hned po přečtení, ale zdá se to být podezřele optimistické. Asi je na místě otázka, jak moc se dá objem navržených akumulátorů škálovat, případně jestli při takovém zvětšování neroste cena.

Odpovědět


Re: Re: Re: objem

Alexandr Kostka,2017-10-20 20:35:17

To by nebylo zrovna ideální. Jednak potřebujete, aby byla "baterie" z více článků, kvůli napětí a dvak aby bylo zapojených víc baterií paralelně kvůli spolehlivosti. Je poněkud nepřijatelné, aby celá elektrárna vypadla proto, že z únavy materiálu praskl povrch bazénku a vytekl elektrolyt. Když tam bude stát pár set jednokubíkových kostek, tak technik vadnou odpojí, kapacita se tím sníží na chvíli a skoro neznatelně, přijede ještěrka, jednu odveze, postaví tam novou, technik zapojí a jede se dál. (Počítám že u této technologie by měla být kubíková "baterie" bez obtíží realizovatelná. To Lithiové články musí být malé a pevně zabalené v kovu, aby nebouchly. Tady nemá bouchnout co.)

Odpovědět


Re: objem

Florian Stanislav,2017-10-20 14:39:23

60 Wh/l = 60 kWh/m3 = 216 MJ/m3, 216 MJ je energie asi v 5 litrech nafty. Nebo potenciální energie 1 m3 vody vyzdvižená o 0,02 m ( tedy o 2 cm). Přečerpávací elektrárny jsou limitovány objemem a prostorem, který voda zaujímá a také toto úložiště je trvalé a není moc blízko odběru elektřiny. Takže můj názor je, že problém s objemem akumulátorů síra/voda vzduch uložení bude.

Odpovědět


Re: Re: objem

Vít Výmola,2017-10-20 15:09:03

Potenciální energie 1 m3 vody vyzdvižené do 2 cm je 200 J, nikoliv MJ.

Odpovědět


Re: Re: Re: objem

Florian Stanislav,2017-10-21 00:52:53

Díky. Moje chyba, počítal jsem špatně, původně v MJ. Takže 216 MJ = 216 000 000 J = 1000[kg]*10*2160[m], čili zvednutí 1 m3 vody asi do 2 km. Auto na 5 litrů nafty vyjede taky pěkný kus kopce.

Odpovědět


Re: Re: objem

David Dobeš,2017-10-20 16:09:54

Ano, je to tak. A tak obyčejný velký plavecký bazén (objem 3250l) uloží energii 16 m3 nafty. To mi nepřijde pro místa s velkým nedostatkem kvalitní infrastruktury a technického cítění vůbec špatné.

Odpovědět


Re: Re: Re: objem

Vít Výmola,2017-10-20 16:41:45

Já dnes pořád jenom hnidopichuji, ale třeba 25m plavecký bazén má objem typicky 700 000 litrů.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: objem

David Dobeš1,2017-10-20 18:30:19

Ale ne, pocital jsem velky bazen 50x25x2-3,5m. Ale jednotka je samozrejme m3.

Odpovědět


Re: Re: objem

Ladislav Strnad2,2017-10-21 05:06:11

Technické limity přečerpávacích elektráren sice zhruba odpovídají zde uvedeným údajům, ale to není největší problém. Kardinální otázka případného budování a využívání takovýchto akumulačních zdrojů je možné omezení populace krtka a křečka, kteří v dotčeném území mají dvě krtčí a křeččí rodiny. Proto (asi) se výhledově nepodaří nové přečerpávací elktrárny postavit. :-) :-) :-)

Odpovědět


Re: Re: Re: objem

Alexandr Kostka,2017-10-22 14:51:00

Ani kdyby se na křečky, krtky a pseudozelené kašlalo, tak je s přečerpávací elektrárnou "drobný" problém, že potřebujete vhodné místo. Musíte mít kopec, tak vysoký, aby tam byl spád alespoň nějakých 150-200 metrů. Musí být geologicky dost pevný, aby unesl zátěž minimálně řekněme půl milionu tun. Musí být dostatečně rozlehlý, aby se na něm dala udělat nádrž o objemu alespoň pár set tisíc kubíků. A někde poblíž úpatí musí být vhodná říčka či řeka, která bude napájet spodní nádrž. A místo, kde se dá ta spodní nádrž vybudovat. Příčemž při dodržení těchto minimálních požadavků získáte elektrárnu, která bude mít podstatně menší kapacitu než ukázkové Dlouhé Stráně. (ty mají výkon 2*325 MW, ale spád lehce přes 500 metrů a nádrž je 2,5 milionu m3, ale podobné místo v ČR jaksi nenajdeme) Kdežto požadavek, aby u každé nové trafostanice byla menší chatka s bateriemi o kapacitě řekněme 1-2 MWh (takže při 100Wh/l 10-20 kusů baterií o velikosti 1x1x1 metr) je technicky relativně bezproblémový. Případně menší článek, nějakých 50*50*50 cm přidaný do technické místnosti někam ke kotli u každé stavby.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: objem

Josef Hrncirik,2017-10-22 16:51:10

Baterie (lépěji aku) musí mít požadovanou kapacitu, požadovanou max. rychlost vybíjení, požadovanou životnost (cca počet cyklů s rozumným stupněm vybití, daný především režimem vybíjení(teplota, rychlost), dokud především účinnost vybíjení ev. nabíjení či kapacita neklesnou pod přijatelnou mez). Prostě cena aku a ztrát
(jednotlivých kroků do, v a z aku) se se musí amortizovat rozdílem cen požadovaného a uloženého odběru.
Je vidět že zde rozhoduje především ekonomický parametr, z cen nabídek a odběrů energie v čase, nikoliv pouze technický parametr nutných ztrát při transformaci, ukládání, uložení a těžení energie a její další transformaci do potřebného proudu.
Každé aku potřebuje minimálně separátor bránící přímému kontaktu elektrodových hmot.
Pokud oba elektrolyty mají různá složení, musí být odděleny porézní membránou (diafragmou), kde pochopitelně hrubě děrovaný separátor nestačí, avšak především diafragma nesmí příliš brzdit proud iontů uzavírajících obvod roztokem.
Pokud diafragma nemá dokonale selektivní propustnost pro některé ionty, roztoky se difúzí po dostatečně dlouhé době vzájemně smísí, což může aku zničit, snížit napětí, či dojde k tzv. chemickému zkratu, kdy dochází k přímé chemické reakci (nezprostředkované výměnou elektronů přes vnější obvod).
Při vybíjení (nabíjení) dochází k nutnému transportu iontů i přes diafragmu či selektivní membránu, jak je dáno přeneseným nábojem vnějškem a převodovými čísly iontů v elektrolytu membrány či diafragmy.
V případě sirné baterie se nesmí sirníky objevit u Ir, protože buď by ztratilo aktivitu, pokrylo by se nevodivou sírou, nebo by se síra oxidovala na síran neaktivní pro jakoukoliv další akumulaci.
Z tohoto hlediska je vlastně ideální Pb či Ni-Fe aku, kterým stačí pouze separátor, protože oxidované či redukované produkty jsou nerozpustné a mísit se nemohou.
Pravděpodobně nejsou v hledáčku kvůli malé hustotě energie či výkonu či malé účinnosti nabíjecího a hlavně vybíjecího cyklu či samovybíjení.
Aktivní hmoty či kat. se při nabíjení a vybíjení smršťují či rozpínají a ztrácí pevnost, či se ev. i drobí.
Zde je velkou výhodou malá velikost vodíku a H+ či OH- a podobně Li a Li+, které se snáze pohybují ve strukturách katody i anody či membrány i v elektrolytu.
Aku (sirník - disulfid) x (O2 - OH-) bude mít nesmírné problémy s dostatečně selektivní membránou nepropustnou pro sirník i disulfid (podmínka nutná a smrtící) a přitom dostatečně vodivou s malým odporem. Další problém s malou aktivitou O2 odpovídá problému malé aktivity O2 v palivovém článku, zdvojnásobený Ir eldou pro aktivované vyvíjení O2 při nabíjení a prakticky jistou smrt pro Pt i Ir proniklou sírou ze druhého prostoru.
Obávám se, že při proudových hustotách 0,1 - 1 A/cm2 v uvažovaných palivových článcích pro auta je elektrodová účinnost méně než 60 - 30% a to je nic netráví a používají vysoce vodivou H+ membránu.
1 m3 sírokyslíkového článku by hnal auto 200 W při účinnosti 60% a při přidání plynu by zkolaboval i bez otravy.
Prostě při malé účinnosti vyvolané malou aktivitou katalyzátoru a vodivostí membrány, tj. při nutně jen malé proudové hustotě vychází nutná plocha i objem a cena katalyzátoru neúnosná pro očekávanou účinnost a její nutný pokles v čase.
Nízká, dokonce ani záporná cena sýrů a kýblů to nemůže zachránit a Chiangova triáda rozdávající síry a potají přitom spekulující na ceny Li, Pt i Ir to určitě ví.
Ano, bylo lépe; volte 2.2! !

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace