配電網規模貯蔵用の新しい溶融塩電池は低温、低コストで操業
New Molten Salt Battery for Grid-Scale Storage Runs at Low Temp and Cost
By Nick Lavars
https://newatlas.com/ より 2021.07.21
風力や太陽光などの再生可能エネルギーの形態が引き続き注目を集めているため、本質的に断続的なエネルギー源からのエネルギーを貯蔵することになると、創造的な解決策が必要になる。考えられる解決策の1つは溶融塩電池として知られている。これはリチウム電池にはない利点を提供するが、鉄を取り除くためのねじれもある。サンディア国立研究所の科学者達はこれらの欠点に対処する新しい設計を考案し、現在、利用可能な物よりもはるかに安価に構築でき、より多くのエネルギーを蓄えられる実用的な溶融塩電池を実証した。
大量のエネルギーを安価で効率的な方法で貯蔵することは再生可能エネルギーで都市全体に電力を供給することになるゲームの名前であり、その多くの長所にもかかわらず、これは高価なリチウム電池技術が不足しているところである。溶融塩電池は高温で溶融状態に維持された電極を使用するより費用効果の高い解決策である。これはサンディアの科学者達が変革に取り組んできた物である。
我々は溶融ナトリウム電池の作動温度を物理的に可能な限り低くするように取り組んできた。電池温度を下げることで全体的なコスト削減が実現する。より安価な材料を使用できる。電池は必要な絶縁が少なくてすみ、全ての電池を接続する配線を大幅に細くできる。」と、プロジェクトの主任研究員であるレオ・スモールは述べている。
商用形態では、これらの電池はナトリウム－硫黄電池として知られており、これらのいくつかは世界中で開発されているが、一般的には270 – 350℃で動作する。サンディア・チームは目標をはるかに低く設定したが、高温で機能する化学物質は低温で適していないため、再考する必要があった。
科学者達の設計は、彼等が陰極液と呼んでいるヨウ化ナトリウムと塩化ガリウムで作られた新しい液体混合物に対して反対側にあるセラミック・セパレーター材料の反対側にある液体ナトリウム金属で構成されている。電池がエネルギーを放電すると、化学反応が起こりナトリウム･イオンと電子が生成される。これらのイオンと電子は選択性の高いセパレーター材料を通過し、反対側で溶融ヨウ化物塩を生成する。
このナトリウム－硫黄電池は110℃で作動できる、400回以上の充放電を続けた8ヶ月間の実験室テストでその価値を証明した。さらに、それは3.8ボルトで動作し、科学者達は市販の溶融塩電池よりも約40％高いと言う。これはセルが少なく、したがって、エネルギー密度が高いバージョンと同等である可能性がある。
「この論文で報告している新しい陰極液のおかげでシステムにどれだけのエネルギーを詰め込むことができるかについて、我々は本当に興奮した。溶融ナトリウム電池は何十年も前からあり、世界的にあるが、誰もそれらについて話さない。それで温度を下げられ、いくつかの数値が出て来て、「これは本当に、本当に実行可能なシステムである」と言えるのはかなり素晴しいことである。」と論文著者のマーサ・グロスは言う。
科学者達は現在、電池コストを下げることに注意を向けている。これは食卓塩よりも約100倍高価な塩化ガリウムを交換することから生じる可能性がある。技術はまだ商業化から5年から10年先だと彼等は言うが、彼等に有利に働くのは電池の安全性であり、それは火災の危険性をもたらさない。
「これは低温溶融ナトリウム電池の長期的で安定したサイクルの最初のデモンストレーションである。我々がまとめた魔法は110℃以下で効果的に動作することを可能にする塩化学と電気化学を特定したことである。この低温ヨウ化ナトリウム構成は溶融ナトリウム電池を使用することの意味を再発明したものである。」と論文著者のエリック・スポエルケは述べている。
研究はCell Reports Physical Science誌に発表された。
