Tryck "Enter" för att gå vidare till kommentarer

Möt årets största tekniska genombrott

IronIron air battery överträffar nu lithium batterier, vilket tar dem närmare kommersialisering

Fram till i år var all forskning bakom denna teknik mycket hemlig; detaljer lades ut ur allmänhetens ögon och bundits bakom stängda dörrar. Det var bara några veckor sedan som vi blev medvetna om de fantastiska framstegen som ett företag hade gjort.

Deras tillkännagivande till världen kan ha varit subtilt och anspråkslöst, men den effekt denna teknik kommer att ha är enorm och påverkar mänsklighetens gång och framtiden för vårt samhälle som helhet. Även om företaget bakom denna innovation inte är välkänt, är det nu i stånd att vinna en av de viktigaste tekniska loppen på planeten. På spel? En betydande mängd rikedom, makt och en hand för att lösa ett av jordens mest formidabla problem.

Företagets namn är Form Energy. Det backas upp av ett antal elitinvesterare som Bill Gates och Jeff Bezos, samt oljebolag och materialtillverkare på flera miljarder dollar. Efter att ha samlat in hundratals miljoner dollar och förbättrat ett decennium av forskning, kan Form Energy just ha gett världen en helig gral av energiteknik.

Den största utmaningen när vi övergår vårt samhälle till ren energi är det faktum att sol- och vindkraft är intermittent. Solen skiner bara under vissa tider och vinden blåser bara vissa dagar. Följaktligen behöver vi ett sätt att lagra stora mängder energi för att driva bostäder och andra byggnader under de karga tidsperioder då vind- och solenergi inte är tillgänglig. Hittills har vi lagrat ren energi i lithium batterier, men denna metod för energilagring har flera nackdelar.

Lithium batterier kan ha hög energitäthet och effektivitet, men de skapas med hjälp av ett antal olika element-inklusive lithium, kobolt, nickel och mangan-som bryts från jorden via skadliga och komplicerade extraktions metoder. Att utvinna lithium kan ta enorma mängder vatten som lämnar lithium rika områden torra när extraktions processen är klar.

De många element som krävs innebär att lithium batterier kostar $ 50- $ 80 per kilowattimmar lagring. De senaste 3 000 cyklerna, eller cirka 10–15 år. Under denna tid är de också benägna att farliga förbränningsepisoder där de resulterande bränderna kan vara svåra att släcka.

Den överlägset största nackdelen är dock att de bara kan släppa ut energi i nätet i 4 timmar i taget. Med tanke på att det finns cirka 12 timmars mörker om dagen och stormar som kan sträcka sig över en veckas längd, räcker inte 4 timmar för att uppfylla våra energibehov. Av detta skäl kan vårt samhälle ännu inte förlita sig på rena energikällor. Det har aldrig funnits ett tillräckligt effektivt energilagrings system som kan komplettera lithium batterier och låta vårt samhälle gå helt mot en renare energiinfrastruktur.

Förutom att detta faktum kan ha ändrats.

Pellets av järnmalm bearbetas i en maskin.

En del av det fina med Form Energys nya batteri är dess enkelhet. Det finns bara två huvudingredienser och båda är rikliga: järn och luft-därav namnet iron air battery. Medan utvinning av järn också leder till luft- och vattenföroreningar, kan Iron air battery hålla upp till 10 000 cykler jämfört med lithiums 3000 cykler (detta motsvarar 30 år för Iron air jämfört med bara 10 år för lithium). Järn är också mycket rikare i jordskorpan, vilket gör det mycket billigare att arbeta med än de olika elementen som behövs för traditionella batterier.

Varje cell i ett iron air battery kostar bara 6 dollar material per kilowattimmar lagring. Det full formade batterisystemet kommer att kosta mindre än $ 20 per kilowattimme, vilket gör det totalt sett mycket billigare än lithium batterier och tillräckligt prisvärt för att ersätta alla våra fossila kraftverk. Forms senaste bedömning av deras batteri sätter det så lågt som 1/10 av kostnaden för lithium enheter. Men det är inte ens deras mest spännande aspekt.

Deras batteri är ett uppladdningsbart 150-timmars system. Det betyder att de kan tillhandahålla el till nätet i över 6 dagar. Vårt samhälle kommer äntligen att få ett säkert och helt förnybart elnät som gör att vi helt kan lossna från fossila kraftverk.

Och vi behöver inte vänta mycket längre för att göra det. Form Energy nästa fas är att flytta upp till kraftverk i nät med en demonstrationsanläggning planerad till 2023 och fullt fungerande långvariga Iron air battery som kommer in i nätet 2025. Redan flera kommunikationsföretag kommunicerar med Form om utplacering av sina nya batterier .

Men hur klarar batteriet att uppnå denna otroliga prestation? Det sker genom något som kallas reversibel rost. En enda stor batterienhet kan innehålla 10–20 stackar celler.

Inom dessa celler finns det tre huvuddelar: anoden, katoden och elektrolyten. Dessa är de viktigaste delarna som utgör vilket batteri som helst och som gör det möjligt att producera och lagra el. Anoden består i detta fall av pellets av järn, medan den luft andande katoden är belägen i andra änden.

Båda dessa sektioner är nedsänkta i en vattenbaserad elektrolyt som gör att inkommande luft kan reagera med järnet. Denna reaktion oxiderar järnet till järn hydroxid och frigör elektroner i processen. Det oxiderar sedan järnet ytterligare till rost – en process som frigör fler elektroner och ger oss elektricitet. Allt detta innebär att under urladdning byggs upp rost vid katoden, men under laddningsfaser, elektriska strömmar som passerar genom battericellerna vänder reaktionen och frigör syre från rosten. Lämnar oss igen med järn.

Järn pellets utsätts för luft och får dem att rosta under urladdning. Systemet laddas med en elektrisk ström som tar bort rosten.

Iron air battery är inte avsedda att ersätta lithium. Det finns många fall där Iron air battery helt enkelt inte kunde ta plats. Till exempel är de för stora och tunga för användning i telefoner, datorer eller till och med elfordon. Vad Iron air battery är tänkta att vara är den sista biten i vår övergång till ren energi.

Om vind, sol, kärnkraft och geotermisk kraft kan ge 80% av vår el tillsammans med lithium batterier, kan de sista 20% redovisas med Form Energys nyligen förbättrade teknik.

Vi kan nu ha ett kolfria elnät. På samma sätt kommer kraftfulla solid-state-batterier att möjliggöra en utbredd användning av elfordon och kommer att minska koldioxideffekten av batteriproduktionen totalt sett.

Source: Form Energy

Var den första att kommentera

Kommentera

%d bloggare gillar detta: