Добавить новость
smi24.net
News in English
Июль
2023

Next-generation flow battery design sets records

0
Richland WA (SPX) Jul 12, 2023 - A common food and medicine additive has shown it can boost the capacity and longevity of a next-generation flow battery design in a record-setting experiment.

A research team from the Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory reports that the flow battery, a design optimized for electrical grid energy storage, maintained its capacity to store and release energy for more than a year of continuous charge and discharge.

The study, just published in the journal Joule, details the first use of a dissolved simple sugar called ss-cyclodextrin, a derivative of starch, to boost battery longevity and capacity. In a series of experiments, the scientists optimized the ratio of chemicals in the system until it achieved 60 percent more peak power. Then they cycled the battery over and over for more than a year, only stopping the experiment when the plastic tubing failed. During all that time, the flow battery barely lost any of its activity to recharge. This is the first laboratory-scale flow battery experiment to report more than a year of continuous use with minimal loss of capacity.

The ss-cyclodextrin additive is also the first to speed the electrochemical reaction that stores and then releases the flow battery energy, in a process called homogeneous catalysis. This means the sugar does its work while dissolved in solution, rather than as a solid applied to a surface.

"This is a brand new approach to developing flow battery electrolyte," said Wei Wang, a long-time PNNL battery researcher and the principal investigator of the study. "We showed that you can use a totally different type of catalyst designed to accelerate the energy conversion. And further, because it is dissolved in the liquid electrolyte it eliminates the possibility of a solid dislodging and fouling the system."

What is a flow battery?
As their name suggests, flow batteries consist of two chambers, each filled with a different liquid. The batteries charge through an electrochemical reaction and store energy in chemical bonds. When connected to an external circuit, they release that energy, which can power electrical devices. Flow batteries differ from solid-state batteries in that they have two external supply tanks of liquid constantly circulating through them to supply the electrolyte, which is like the "blood supply" for the system. The larger the electrolyte supply tank, the more energy the flow battery can store.

If they are scaled up to the size of a football field or more, flow batteries can serve as backup generators for the electric grid. Flow batteries are one of the key pillars of a decarbonization strategy to store energy from renewable energy resources. Their advantage is that they can be built at any scale, from the lab-bench scale, as in the PNNL study, to the size of a city block.

Why do we need new kinds of flow batteries?
Large-scale energy storage provides a kind of insurance policy against disruption to our electrical grid. When severe weather or high demand hobble the ability to supply electricity to homes and businesses, energy stored in large-scale flow battery facilities can help minimize disruption or restore service. The need for these flow battery facilities is only expected to grow, as electricity generation increasingly comes from renewable energy sources, such as wind, solar and hydroelectric power. Intermittent power sources such as these require a place to store energy until it's needed to meet consumer demand.

While there are many flow battery designs and some commercial installations, existing commercial facilities rely on mined minerals such as vanadium that are costly and difficult to obtain. That's why research teams are seeking effective alternative technologies that use more common materials that are easily synthesized, stable and non-toxic.

"We cannot always dig the Earth for new materials," said Imre Gyuk, director of energy storage research at DOE's Office of Electricity. "We need to develop a sustainable approach with chemicals that we can synthesize in large amounts-just like the pharmaceutical and the food industries."

The work on flow batteries is part of a large program at PNNL to develop and test new technologies for grid-scale energy storage that will be accelerated with the opening of PNNL's Grid Storage Launchpad in 2024.

A benign 'sugar water' sweetens the pot for an effective flow battery
The PNNL research team that developed this new battery design includes researchers with backgrounds in organic and chemical synthesis. These skills came in handy when the team chose to work with materials that had not been used for battery research, but which are already produced for other industrial uses.

"We were looking for a simple way to dissolve more fluorenol in our water-based electrolyte," said Ruozhu Feng, the first author of the new study. "The ss-cyclodextrin helped do that, modestly, but it's real benefit was this surprising catalytic ability."

The researchers then worked with co-author Sharon Hammes-Schiffer of Yale University, a leading authority on the chemical reaction underlying the catalytic boost, to explain how it works.

As described in the research study, the sugar additive accepts positively charged protons, which helps balance out the movement of negative electrons as the battery discharges. The details are a bit more complicated, but it's like the sugar sweetens the pot to allow the other chemicals to complete their chemical dance.

The study is the next generation of a PNNL-patented flow battery design first described in the journal Science in 2021. There, the researchers showed that another common chemical, called fluorenone, is an effective flow battery component. But that initial breakthrough needed improvement because the process was slow compared with commercialized flow battery technology. This new advance makes the battery design a candidate for scale up, the researchers say.

At the same time, the research team is working to further improve the system by experimenting with other compounds that are similar to ss-cyclodextrin but smaller. Like honey, ss-cyclodextrin addition also makes the liquid thicker, which is less than ideal for a flowing system. Nonetheless, the researchers found its benefits outweighed its drawbacks.

Understanding the complex chemistry happening inside the new flow battery design required the expertise of many scientists, including Ying Chen, Xin Zhang, Peiyuan Gao, Ping Chen, Sebastian Mergelsberg, Lirong Zhong, Aaron Hollas, Yangang Lian, Vijayakumar Murugesan, Qian Huang, Eric Walter and Yuyan Shao of PNNL, and Benjamin J. G. Rousseau and Hammes-Schiffer of Yale, in addition to Feng and Wang.

Research Report:Proton-regulated alcohol oxidation for high-capacity ketone-based flow battery anolyte








Говорим о ВИЧ — в эфире, на улицах, в сети

В Москве прошла седьмая премия в области здоровья и красоты THE MEDICAL STARS & BEAUTY AWARDS

Gayazov$ Brother$ в Зеленом театре ВДНХ! Like FM дарит билеты

Вывод песни для продвижения в Импульсе Яндекс Музыка.


Trump’s threatened 40% tariff on ‘transshipped’ goods tries to target China and its manufacturing strength

OpenAI launches GPT-5, its most powerful AI yet—will it be enough to stay ahead in today’s ruthless AI race? 

The 5 biggest global business rivalries to watch, and how their outcomes will shape the future

£39m United star shouldn't be starting vs Arsenal, was gifting possession to Everton


juvenile. Bluebird - cлеток, Восточная сиалия

Полицейские применили огнестрельное оружие для остановки лихача без водительского удостоверения

Россияне готовы покупать акции своего работодателя. Какие риски это несет

В Курской области росгвардейцы задержали нетрезвого водителя


DeepMind CEO makes big brain claims, saying AGI could be here within 'five to 10 years' and cause humanity to experience widespread change that's '10 times bigger than the Industrial Revolution, and maybe 10 times faster'

Раскрой потенциал Мистера Террифика из DC Worlds Collide с этим гайдом

Обзор на мобильную версию A Game About Digging A Hole

Android-игроки раскритиковали сурвайвл-хоррор Jericho: Survival



«Забег 2030» в «Лужниках» при поддержке ENERGY

Врывайся в Trail! Начни вместе с ENERGY

AI-скоринг от Cware Labs — революция в анализе Web3-проектов

Питчинг Релиза. Отправить релиз на Питчинг. Питчинг релиза Яндекс Музыка


Huawei Pura 80 Ultra и Pro установили рекорд по предзаказам в России

Собянин: В Коммунарке открылся новый филиал поликлиники «Троицкая»

Трамп без давления: встреча с Путиным вызвала недовольство в ЕС

Велоспорт для всех: начни вместе с ENERGY


Российский рынок акций вырос в начале утренних торгов

Детская банковская карта, мобильная связь и интернет: материалы столичного портала потребителя с участием Енота Чистюли помогают родителям и детям

Где это лицо, где этот дом // Стройплощадки Москвы оборудуют КПП с биометрией

В библиотеке №183 им. Данте Алигьери с сентября начнут работу новые группы программы «Московское долголетие»


Хачанов победил Михельсена и вышел в полуфинал турнира ATP в Торонто

Российский теннисист Рублев проиграл американцу Фритцу в четвертьфинале турнира ATP

Теннисист Хачанов обыграл Микельсена и вышел в полуфинал турнира ATP

Американец Изнер призвал вернуть флаг российским теннисистам


В библиотеке №183 им. Данте Алигьери с сентября начнут работу новые группы программы «Московское долголетие»

«Рынок в растерянности»: турбазы Новосибирска с сентября начнут получать штрафы

Садовод Воронова: пионы и дельфиниумы можно посадить на даче в августе

Баха и Чайковского исполнят на органном концерте в Печорах


Музыкальные новости

Фронтмен Black Sabbath Оззи Осборн умер в 76 лет от прогрессирующей болезни

Вадим Самойлов рассказал, что завершает работу над новым альбомом

Беременная возлюбленная Тимати устроила фотосессию топлес

Звёзды NILETTO и Ольга Кормухина выступят в Прокопьевске на День шахтёра


«Забег 2030» в «Лужниках» при поддержке ENERGY

Высокоскоростная магистраль Москва - Петербург вошла в проект схемы метро Москвы

AI-скоринг от Cware Labs — революция в анализе Web3-проектов

Врывайся в Trail! Начни вместе с ENERGY


ВСМ Москва-Санкт-Петербург: Путин поручил ускорить реализацию проекта

Президент ОАЭ поделился деталями встречи с Путиным

«Ты будешь моей…»: Николай Ерусланкин из Нижнего Новгорода удивил всех участников шоу «Погоня» на ТНТ

Алгоритмы Яндекс Музыки. Алгоритмы продвижения в Яндекс Музыка.


Движение временно перекрыли на нескольких улицах в центре Москвы

ДТП с участием трех автомобилей произошло на Ленинградском шоссе

Где в России водители используют европротокол чаще всего

В Москве водитель фуры скончался за рулем в пробке на 21-м километре МКАД


Президент ОАЭ поделился деталями встречи с Путиным

ВСМ Москва-Санкт-Петербург: Путин поручил ускорить реализацию проекта

Президент ОАЭ и Путин обсудили перспективы стратегического партнёрства

Merkur: Контрмеры Путина в ответ на истекающий ультиматум Трампа удивили ФРГ


В Китае вновь введены ограничения по коронавирусу из-за угрозы опасного вируса



«День физкультурника» в Москве пройдет на 13 площадках

Природа и эко-тропы вместо психологов: все больше москвичей выбирают эко-форматы терапии

На Камчатку - в круиз, в Крым - на лечебное голодание: Как звезды проводят отпуск летом-2025 года

Выявлены продукты, повышающие вероятность возникновения диабета


Холодный душ для Киева: Трамп заявил, что Путину для встречи с ним не обязательно встречаться с Зеленским

В Киеве сделали неожиданное заявление о предложениях по перемирию

Зеленский назвал сроки достижения мира


«День физкультурника» в Москве пройдет на 13 площадках

Роналду оформил хет-трик, приведя «Аль-Наср» к разгромной победе над «Риу Аве»

«Забег 2030» в «Лужниках» при поддержке ENERGY

Врывайся в Trail! Начни вместе с ENERGY


В Минске обсуждено совершенствование деятельности КГБ

Белоруссию настораживает агрессивный настрой Польши и Балтии

Лукашенко поручил усилить кибербезопасность с учетом мнения специалистов

Вблизи Минска появятся новые жилые районы: вот для кого там построят жилье


Сергей Собянин. Главное за день

Сергей Собянин рассказал о строительстве дорог от МСД до Юрловского проезда

Собянин: В Коммунарке открылся новый филиал поликлиники «Троицкая»

Сергей Собянин: Неделя кино объединит представителей индустрии и зрителей


«Метриум»: Обзор новых подмосковных проектов II квартала 2025 для инвестиций

Климатолог предупредил о риске 45-градусной жары в Москве

Электробусы вышли на маршрут 878

PUNKT E принял участие в круглом столе «Перспективы развития электротранспорта в России»


Где это лицо, где этот дом // Стройплощадки Москвы оборудуют КПП с биометрией

В библиотеке №183 им. Данте Алигьери с сентября начнут работу новые группы программы «Московское долголетие»

Постпредство Республики Ингушетия активно сотрудничает с Московским домом национальностей

Детская банковская карта, мобильная связь и интернет: материалы столичного портала потребителя с участием Енота Чистюли помогают родителям и детям


Коми, Камчатку, Архангельскую, Иркутскую, Калужскую, Костромскую, Курскую, Свердловскую и Оренбургскую области эксперты отнесли к регионам, где на осенних выборах "протестный потенциал выше среднего", говорится в докладе...

Защищённый планшет промышленного класса Saotron RT-W11

Льготные ипотеки на Дальнем Востоке активно получают участники СВО и сотрудники ОПК

Алтайский край оказался одним из антилидеров по качеству автодорог


Поезда в Крым меняют маршруты и график

В Калининском районе Краснодарского края фрагменты дронов повредили контактную сеть на железной дороге между станциями Величковка и Ангелинская, сообщил оперштаб региона

Семь поездов задерживаются на Кубани из-за падения обломков БПЛА между станциями Величковка и Ангелинская, там пропало напряжение контактной сети

Аренда квартир в июле 2025 года: за сколько можно снять жильё в Симферополе и Севастополе?


Специалист оценивает шансы на заключение мирного соглашения между Баку и Ереваном

Суд повторно рассмотрит дело Удальцова по обвинению в оправдании терроризма

Афиша выходных: фестиваль уличного кино, праздник спорта, выставка оружия

Форум-фестиваль «Москва 2030» подготовил насыщенную программу на 9 и 10 августа














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *