การเติมน้ำตาลในแบตเตอรี่ไหล ช่วยเพิ่มความจุและยืดอายุการใช้งานให้นานขึ้น

ปัญหาหลักของการใช้อุปกรณ์ที่มีแบตเตอรี่โดยทั่วไป คือ อายุการใช้งานนั้นไม่ยาวนานเท่าไรนัก สังเกตง่าย ๆ จากโทรศัพท์มือถือที่มักพบปัญหาแบตเตอรี่เสื่อมหลังจากใช้งานไปสัก 1-2 ปี แบตเตอรี่ไหลจึงกลายเป็นทางออก เพราะเป็นแบตเตอรี่ที่มีความทนทานมากกว่าเดิมโดยสามารถใช้งานได้ยาวนานถึง 10 ปี และเสื่อมสภาพเพียง 1% เท่านั้นแม้ผ่านการชาร์จนับ 1,000 ครั้ง ซึ่งส่วนใหญ่แบตเตอรี่ไหลจะใช้กับแหล่งกักเก็บพลังงานไฟฟ้าสำรอง และเก็บพลังงานหมุนเวียน โดยในตอนนี้นักวิจัยค้นพบวิธีเพิ่มความทนทานให้กับแบตเตอรี่ไหลอีกขั้นด้วยการเติมน้ำตาลลงในแบตเตอรี่

นักวิจัยจาก PNNL ใช้อนุพันธ์ของน้ำตาลที่เรียกว่า เบต้าไซโคลเด็กซ์ตริน (β-cyclodextrin) ในการพัฒนาประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ไหล โดยพบว่าสารเติมแต่งน้ำตาลมีความสามารถในการรับโปรตอนที่มีประจุบวก ซึ่งช่วยปรับสมดุลการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่มีประจุลบเมื่อแบตเตอรี่คายประจุ

น้ำตาลเบต้าไซโคลเด็กซ์ตรินละลายได้ดีในอิเล็กโทรไลต์เหลว ซึ่งเป็นสารผลิตพลังงานให้กับแบตเตอรี่ไหล โดยน้ำตาลจะช่วยเร่งปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่กักเก็บและปล่อยพลังงานของแบตเตอรี่ไหล ซึ่งหลังจากที่นักวิจัยทำการปรับอัตราส่วนของสารเคมีในระบบให้เหมาะสมแล้ว ผลการทดลองพบว่าแบตเตอรี่ไหลได้รับพลังงานเพิ่มขึ้นถึง 60%

นักวิจัยทำการชาร์จและคายประจุอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 1 ปี เพื่อทดสอบความทนทานและดูว่าสารเติมแต่งน้ำตาลชนิดนี้จะส่งผลต่ออายุการใช้งานของอิเล็กโทรไลต์หรือไม่ โดยจะหยุดกระบวนการทดสอบเมื่อหลอดพลาสติกซึ่งเป็นอุปกรณ์ทดลองแตกเท่านั้น ผลลัพธ์ที่ได้คือ แบตเตอรี่มีการสูญเสียความจุเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

ทั้งนี้ งานวิจัยเกี่ยวกับแบตเตอรี่ไหลเป็นเพียงส่วนหนึ่งของโครงการขนาดใหญ่ของ PNNL เพื่อพัฒนาและทดสอบเทคโนโลยีใหม่สำหรับการจัดเก็บพลังงานในระดับกริด ซึ่งจะมีการเปิดตัว Grid Storage Launchpad ของ PNNL ในปี 2024 โดยทางทีมงานจะมีการยื่นขอจดสิทธิบัตรสำหรับเทคโนโลยีใหม่นี้ด้วย

ที่มาข้อมูล: pnnl, techexplorist, cleantechnica, newatlas
ที่มาภาพ: pnnl
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech