Smeltede metallbatterier returnerer for fornybar energi


EaglePicher Technologies, produsent av spesialiserte batterier for militær- og romprogrammer, samarbeider med den føderale regjeringen for å utvikle en kraftig batterilagringsteknologi for å hjelpe verktøyene til å utjevne opp-og nedturer av fornybar kraft. Det er en kjent sti for Joplin, Mo., selskap. Eagl

EaglePicher Technologies, produsent av spesialiserte batterier for militær- og romprogrammer, samarbeider med den føderale regjeringen for å utvikle en kraftig batterilagringsteknologi for å hjelpe verktøyene til å utjevne opp-og nedturer av fornybar kraft.

Det er en kjent sti for Joplin, Mo., selskap.

EaglePicher begynte å utvikle et batteri for romapplikasjoner i midten av 1980-tallet som brukte natrium- og svovelkomponenter. Dens modell ble vellykket på Columbia- romfergen i 1997.

Men da var fokuset på militær- og rombatterier flyttet til litium-ion-modeller i USA, og drivkraften til et natriumsulfatbatteri forsvant i dette landet. EaglePicher mothballed sitt arbeid.

Nå er EaglePicher tilbake i spillet, som jobber med et natriumsulfatbatteri med Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), støttet av et bidrag på $ 7, 2 millioner fra Energy Department's Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E). Det var en av 37 slike utmerkelser som ble gjort i 2009 for å fremme ren energi gjennombrudd. EaglePicher finansierer balansen på 1, 8 millioner dollar i det treårige prosjektet.

Med energidepartementets forsknings- og utviklingsbudsjetter som står overfor en usikker fremtid i kongressen, er fremtiden for slike rene energipartnerskap også usikre. I denne uken vil ARPA-E vise fram sine bidragsmenn på 2011 Innovasjonstoppmøtet i Washington, som samler forskere, venturekapitalfondsmedlemmer og valgte embetsmenn i et bud for politisk støtte til president Obamas mål om å produsere 80 prosent av USAs strømforsyning fra ren energikilder innen 2035.

PNNL anslår at mer enn 200.000 megawatt-timer strøm fra energilagring ville være nødvendig i 2030 hvis USA skulle få 20 prosent av sin elektrisitet fra fornybare kilder da. Konseptet er å lagre elektrisitet fra fornybar energi når det er i overskudd - for eksempel vindenergi om natten - og bruk den under toppspenningsperioder i løpet av dagen.

Egenskapene til natriumsulfatbatterier er velegnet for det. Mens teknologien var banebrytende i dette landet, men da forlatt, så Japan løftet og plukket opp det. Dets departement for internasjonal handel og industri valgte det som en målrettet mulighet.

Japan tar ideen og kjører med den
Tokyo Electric Power Co. og NGK Insulators presset natriumsulfatutvikling på 1990-tallet, og i dag er NGK den primære kommersielle produsenten. Amerikanske bedrifter som søker store batterier for fornybar energi kan få en vent på et år eller mer.

Det utgjør den andre store batteriteknologien som bråker USA har vært involvert i. Teknologien som støtter de allestedsnærværende litiumionbatterier i forbrukerelektronikkprodukter, ble oppfunnet av amerikansk fysiker John Goodenough på slutten av 1970-tallet, hjulpet av et bidrag på 20.000 dollar fra US Air Force. Ignorert av amerikanske produsenter, ble det kommersialisert av Sony og andre japanske selskaper på 1990-tallet.

PNNL-forsker og prosjektkoordinator Gordon Graff sier laboratoriepartnerskapet med EaglePicher forsøker å hoppe over NGKs design for å perfeksjonere en mer kompakt arkitektur som kan øke batteriets effektivitet og ytelse betydelig, samtidig som produksjonsprosessen blir sterkt forenklet.

"Dette er en radikal endring i design, " sa Graff, som har 22 patenter. "Dette er en av måtene vi kan gjøre på dette trinnhoppet."

I PNNL-anlegget i Richland, Wash., Graver Graff en av NGK-batteriene, da han forklarer de mulighetene PNNL og EaglePicher-teamet håper å utnytte.

NGK-batteriet er en sylinder med natrium i midten, skilt fra smeltet svovel med en keramisk membran som gjør det mulig å passere natriumioner for å skape batteriets strøm. Den rørformede utformingen av NGK-membran og hylster forenkler opprettholdelsen av en sikker tetning på de flyktige kjemikaliene i batteriet, hvis indre temperatur når 350 grader Celsius.

Hvis batteriet kan fremstilles i stedet med en flat, plan membran som er innkapslet i en boksaktig struktur, kan batteriet gi mer strøm, ved lavere temperaturer, og ville være sterkere og være langt enklere for masseproduksjon, sier David Lucero, som leder EaglePicher's avanserte batteriprosjekt. "Vi tror at den plane designen kunne øke ytelsen med 30 prosent, få mer energi i en mindre pakke, " sa Lucero.

Å gjenoppfinne en gjenoppfinnelse
"Du bør kunne få omtrent 25 til 30 prosent reduksjon i kostnader fordi det er så mye lettere å produsere ark av materialer enn lukkede rør, " sa Graff. Membranen som skiller natrium- og svovelkomponenter kan gjøres mye tynnere i den flattede konstruksjonen, la han til.

Som andre ARPA-E finansierte prosjekter, er dette en usikker ting.

"Det er mange problemer, " sa Graff. "En av de største er tetninger. I denne geometrien er alt du trenger å forsegle topplipen, " sa han og holdt NGK-modellen. En sikringssikker tetning er vanskeligere å oppnå i flatt design, sa han. "Hvorfor ville du selv angripe det?" Graff spurte. Fordi laboratoriet har jobbet med plan design i 15 år, sa han, svare på sitt eget spørsmål.

Mesteparten av det første årets arbeid var grunnleggende forskning på PNNL. "Når vi begynner år to, overfører vi arbeidet her, for å skalere opp til den endelige demonstrasjonen, " sa Lucero. Teamet er fornøyd med utviklingen hittil, men det er fortsatt risiko.

"Vi gjør det veldig bra, " sa Graff. Målet for PNNL og EaglePicher er å levere et 5-kilowatt batteri som produserer 10 kilowatt-timer energi innen utgangen av 2012.

ARPA-E har satt milepæler for hvert trinn i prosjektet, sa Lucero. "Prosjektet blir gjennomgått kvartalsvis for å sikre at utviklingen går tilfredsstillende. Disse er svært aggressive, og det går ikke å gå med målinger som vi må oppnå.

"ARPA-E gjør ikke vitenskap for vitenskapens skyld, " la Lucero til. "De ønsket en vitenskapsindustripartnerskapsproduktteknologi som har en bedre sjanse til å bli utnyttet. Det er en kostnadsandel for å sikre at bransjepartneren har hud i spillet."

ARPA-E-finansieringen bør tillate ferdigstillelse av det treårige demonstrasjonsprosjektet, sier PNNL. Deretter, hvis teknologiske utfordringer er oppfylt, vil fremtiden for dette natriumsulfatbatteriet sannsynligvis bli bestemt ved å krysse politiske og markedskrefter, inkludert størrelsen og veksten i fornybar kraftindustri og tilgjengeligheten av hundrevis av millioner dollar i kapital til til slutt å flytte til kommersiell produksjon.

Det har skjedd før. "I midten av 90-tallet gjorde NGK betydelige investeringer som utviklet teknologien, slik at de kunne kommersialisere det, " sa Lucero. "De var ganske visjonære."

Reprinted from Climatewire med tillatelse fra Environment & Energy Publishing, LLC. www.eenews.net, 202-628-6500

Nobelforsker slutter i skandalvåpenGjelder den foreslåtte loven om beskyttelse mot husholdningsbrensel en forbruk på forbrukerne?Alvorlige endringer mulig for nasjonale sikkerhetspolitikker om klimaendringerPlanlegg ferien din på den grønneste måtenHuman Sewage Identifisert som Coral KillerVann ned fiskeminbassengetHvor er min elefant?  High-Tech Collars Spore Wildlife i sanntidHvorfor VR vil ikke erstatte filmer