家庭用塩電池

Salt Battery for Home Use

By Jelle Houben

https://www.tue.nl/ 2023.03.13　

　ここ数年、塩電池でのエネルギー貯蔵は、熱の移転を加速するのに役立つ環境に優しい概念として宣伝されてきた。しかし、TU/eの博士課程候補者であるJelle Houbenは、製品開発が本格的に本格化したのは最近になってからだと述べている。彼は、電池のエネルギー貯蔵容量を増やすために材料を改良する方法を研究し、最近、スピンオフのCellciusと共同で住宅での実際のテストに使用される塩電池を開発した。

　機械エンジニアのJelle Houbenの仕事なら、近い将来、すべての家庭に塩の錠剤が入った大型冷蔵庫ほどの大きさの装置が置かれることになるであろう。このデバイスに蓄えられたエネルギーは家の暖房に使用でき、電池が空になった場合は再生可能エネルギーを使用して充電できる。天然ガスを使用しない建築環境の構築に役立つ、環境に優しい解決策である。

特許

　卒業制作以来、Houbenは塩電池を応用できる方法を見つけるこれまでのところに取り組んできた。彼が少し前にPim Donhersと開発し、特許を取得した新しい閉ループ・システムは、現在、TU/eからスピンオフしたCellciusによってさらに開発されている。卒業研究の一環として、Houbenは塩電池内の化学反応を改善するために応用物理学科に一時的に居を構えた。彼は3月9日木曜日に自分の論文を弁論する予定である。

　Houbenは、塩電池がどのように正確に機能するかを、概略図を使用して説明する。「再生可能エネルギーの供給には山と谷がある。風や太陽光があまりない時期に十分なエネルギーを確保したい場合は、蓄電が不可欠である。我々の塩電池は熱化学エネルギー貯蔵の一種であり、2つの別個のコンポーネントが互いに反応する。この場合は、塩と水である。水蒸気が塩の運ばれると、塩はその結晶格子内の水分子を吸収する。この水和反応により、ボイラー内で加熱できる水が生成される。逆に、塩から水が放出される逆の反応によって熱を蓄えることができる。」

より良い電池のための不純物

　Houbenの同僚達は、塩電池をより安定して手頃な価格にし、損失のないエネルギー貯蔵能力を向上させるには、炭酸カルシウムを添加するのが最良の選択肢であることを以前に

　　塩電池は閉システム内でリンクされた4つのコンポーネントで構成されている。

イラスト：Jelle Houben

発見した。その後、Houbenは塩の性能を向上させるために、研究室でいくつかの技術をテストした。これにより、電池の充放電速度が向上する。だからこそ、彼の論文にはこれらのさまざまな方法を説明する大きな章が含まれている。「複数の分野にわたって知識を得るのは非常に興味深いと思う。私は細部だけに焦点を当てているわけではない。さまざまな実験を実施し、さまざまなテスト設定を構築および変更し、時々既成概念にとらわれずに考えることによって、我々は独自のシステムを完成させた。」

　Houbenは、この分野では「ドーパント(不純物)」とも呼ばれる特定の添加剤を添加することで、塩電池の温度速度を加速できることを実証した。「炭酸セシウムは非常に効果的な添加物であるが、非常に高価な塩であると言う欠点がある。そのため、広く入手可能でそれほど高価ではない酢酸カリウムなど、さまざまな有機塩をテストした。結果は有望で、パウダーレベルで安定した方法で電池を改善することができた。しかし、実際のシステムでは固体の塩タブレットを使用するため、さらに追跡調査を行う必要がある。」

ビル・ゲイツ気候資金

　基礎レベルでの継続的な開発と並行して、最初の実践的な研究が現在行われ始めている。Houbenの雇用主(彼は1年以上、前述のTU/eスピンオフ会社Cellciusで働いている)は最近、Einthovenの住宅公社Trudoと協力して、住宅に塩電池を設置した。これらのパイロットはEUプロジェクトHeat-Insydeの一部である。「我々は現在、フランスでパイロット・プロジェクト用の塩電池を設置しており、別の塩電池がポーランドに向かっているところである。これにより、さまざまな気候状況でエネルギー貯蔵システムをテストできるようになる。」

　家庭用の電池とは別に、Houbenは近所全体を暖めることができる可搬型電池の開発にも取り組んでいる。この電池は約50戸の家庭に熱を供給し、余熱で再充電するために毎週地元の産業に輸送される。「テスト・システムは稼働しており、TU/eキャンパスにある。これで高級化を開始できる。我々は大規模な実世界でのテストを実施できるテスト場所をまだ探している。この全体像、塩に関する知識、システム、そして実際の応用は他に類を見ないものである。ビル・ゲイツの気候基金は最近、塩電池のさらなる研究と開発を行うための資金援助を我々に与えてくれた。Eindhovenでこれを立ち上げることができ、このようにしてエネルギー転換に貢献できるのは素晴しいことである。」