Molten Salt Battery | High Energy & Power Density
“….แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten-Salt Batteries คือ แบตเตอรี่ประเภทหนึ่งที่ให้ทั้งความหนาแน่นของพลังงาน Energy Density และความหนาแน่นของกำลัง Power Density ที่สูงมาก ..”
แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten-Salt Batteries คือ แบตเตอรี่ประเภทหนึ่งที่ใช้เกลือหลอมเหลว Molten Salts เป็นอิเล็กโทรไลต์ Electrolyte .. ทั้งนี้ พวกมัน มีต้นทุนต่ำ และให้ทั้งความหนาแน่นของพลังงานที่สูง High Energy Density รวมทั้งความหนาแน่นของกำลังสูง High Power Density ที่โดดเด่นมาพร้อมด้วย .. แบตเตอรี่ความร้อนแบบดั้งเดิมที่ไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ Traditional Non-Rechargeable Thermal Batteries สามารถจัดเก็บไว้ในสถานะของแข็งที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลานานก่อนที่จะเปิดใช้งานโดยการให้ความร้อน .. ในขณะที่แบตเตอรี่โลหะเหลวแบบชาร์จได้ Rechargeable Liquid-Metal Batteries ถูกใช้งานสำหรับการสำรองพลังงานทางอุตสาหกรรม Industrial Power Backup, ยานพาหนะไฟฟ้าพิเศษ Special Electric Vehicles และสำหรับการจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Grid Energy Storage เพื่อสร้างสมดุลให้กับแหล่งกำลังไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน Renewable Power Sources ที่ไม่ต่อเนื่อง เช่น แผงโซลาร์เซลล์ Solar Panels และกังหันลม Wind Turbines ..
แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten Salt Batteries 2 ประเภทหลักในตลาด ได้แก่ แบตเตอรี่โซเดียมซัลเฟอร์ Sodium-Sulfur : Na-S Batteries และแบตเตอรี่โซเดียมเมทัลฮาไลด์ Sodium-Metal Halide : ZEBRA Batteries ทั้ง 2 ประเภทใช้อิเล็กโทรไลต์แข็งอลูมินา β-Alumina Solid Electrolyte : Na1+X Al11O17+X/2 และแอโนดโซเดียมหลอมเหลว Molten Sodium Anode .. การศึกษาทบทวนเกี่ยวกับเคมีไฟฟ้าพื้นฐาน และวัสดุสำหรับส่วนประกอบต่าง ๆ ของแบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten Salt Batteries ได้ส่งผลให้ประสิทธิภาพ และทิศทางในอนาคตในการพัฒนาวัสดุสำหรับแบตเตอรี่เหล่านี้ มีต้นทุนต่ำด้วยความหนาแน่นพลังงาน Energy Density และความหนาแน่นของกำลัง Power Density ที่สูงกว่า ..
อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten Salt Batteries อีกประเภทหนึ่ง ได้แก่ แบตเตอรี่โลหะเหลว Liquid-Metal Batteries : LMBs กำลังจะเริ่มวางตลาดในปีหน้าแล้ว .. การออกแบบด้วยการใช้แคลเซียมพลวงหลอมเหลว Molten Calcium-Antimony ทำให้มีต้นทุนต่ำอย่างยิ่ง และมีอายุการใช้งานยาวนานอย่างมาก ..
ต้นทุน คือ ตัวแปรสำคัญสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Energy Storage System: BESS ที่สามารถใช้เป็นทางเลือกในการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียนบนโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Renewable Energy Storage on the Power Grids ได้อย่างยอดเยี่ยม .. การวิเคราะห์โดยนักวิจัยจาก Massachusetts Institute of Technology : MIT แสดงให้เห็นว่า การจัดเก็บพลังงาน Energy Storage จะต้องมีราคาเพียง 20 เหรียญสหรัฐฯต่อ KWh เพื่อให้โครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Power Grids ใช้แหล่งพลังงานลม และแสงอาทิตย์ Wind & Solar Energy Sources ได้อย่างสมบูรณ์ ..
ระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนบนสายส่งกริด Grid Storage Lithium-Ion Battery Systems ขนาด 100 MW/10 ชั่วโมง Hours ที่ติดตั้งเต็มรูปแบบขณะนี้ มีราคาประมาณ 405 เหรียญสหรัฐฯต่อ KWh ตามรายงานของห้องปฏิบัติการแห่งชาติแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ Pacific Northwest National Laboratory .. อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน แบตเตอรี่โลหะเหลว Liquid-Metal Batteries : LMBs ที่มีกำหนดการนำมาใช้งานจริงในปี 2567 คาดหมายได้ว่าจะสามารถช่วยลดต้นทุนการจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Energy Storage System : BESS ได้เป็นอย่างมากจากนี้ไป ..
ทั้งนี้ เกลือหลอมเหลว Molten Salts คือวัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES .. เกลือหลอมเหลว Molten Salts จะอยู่ในสถานะของแข็ง Solid State ที่อุณหภูมิห้อง และความดันบรรยากาศปกติ แต่จะเปลี่ยนเป็นของเหลว Change to a Liquid เมื่อพลังงานความร้อน Thermal Energy ถูกถ่ายโอนไปยังตัวกลางในการจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Medium .. ในระบบจัดเก็บพลังงานเกลือหลอมเหลวส่วนใหญ่ Molten Salt Energy Storage Systems นั้น เกลือหลอมเหลว Molten Salt จะถูกคงสภาพเป็นของเหลวตลอดกระบวนการกักเก็บพลังงาน Energy Storage Process .. โดยทั่วไป เกลือหลอมเหลว Molten Salts จะประกอบด้วยโซเดียมไนเตรต Sodium Nitrate: NaNO3 จำนวน 60% และโพแทสเซียมไนเตรต Potassium Nitrate : KNO3 จำนวน 40% และเกลือจะหลอมละลายที่อุณหภูมิประมาณ 220°C ..
เกลือหลอมเหลว Molten Salts มักนิยมใช้กับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสงเข้มข้น Concentrating Solar Power : CSP Plants เพื่อจัดเก็บพลังงานความร้อนสำหรับการผลิตกำลังไฟฟ้า Store Thermal Energy for Electricity Generation .. ในโรงงาน CSP Plants นั้น ความร้อนส่วนเกิน Excess Heat ที่ไม่ได้ใช้ในการผลิตไฟฟ้าโดยตรง จะถูกโอนไปยังเกลือหลอมเหลวซึ่งจะถูกเก็บไว้ในถังที่หุ้มฉนวน Molten Salt, which is then Stored in an Insulated Tank .. หลังจากพระอาทิตย์ตกดิน พลังงานความร้อนที่จัดเก็บไว้เหล่านี้ สามารถนำไปใช้เพื่อผลิตไอน้ำ และผลิตกระแสไฟฟ้าได้เมื่อดวงอาทิตย์ไม่ได้ให้พลังงานแก่โรงงาน CSP Plants อีกต่อไป .. ความสามารถในการจัดเก็บพลังงานความร้อนนี้ ยังสามารถนำไปใช้เพื่อทำให้การผลิตกำลังไฟฟ้าบนโครงข่ายระบบสายส่งราบรื่นได้ตลอดทั้งวัน และลดความแปรปรวนที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ Solar PV .. ในความเป็นจริง การบูรณาการความสามารถในการจัดเก็บพลังงานความร้อน Heat Storage สามารถเพิ่มปัจจัยด้านกำลังการผลิต Increase the Capacity Factor ของโรงงาน CSP Plants จาก 25% เป็นเกือบ 70% ได้อย่างยอดเยี่ยม ..
เมื่อเร็วๆ นี้ แบตเตอรี่ที่ใช้โซเดียม Batteries Using Sodium เป็นวัสดุออกฤทธิ์ในแบตเตอรี่ Battery Active Material กำลังได้รับความสนใจอย่างมาก .. กิจกรรมการวิจัย และพัฒนาเกี่ยวกับแบตเตอรี่ดังกล่าว ก็กำลังดำเนินการอย่างจริงจัง แบตเตอรี่ที่ใช้โซเดียมหลอมเหลว Molten Sodium และอิเล็กโทรไลต์แข็ง Solid Electrolyte ได้ถูกนำไปใช้งานจริงในภาคอุตสาหกรรมเชิงพาณิชย์บ้างแล้ว ..
แบตเตอรี่ที่ใช้เกลือหลอมเหลวเป็นอิเล็กโทรไลต์ Battery that Uses Molten Salt as Electrolyte มีความหนาแน่นพลังงานสูงถึง 290 Wh/L ภายใต้สถานะปัจจุบัน และมีลักษณะพิเศษ คือ ไม่ติดไฟอย่างสมบูรณ์แบบ .. พวกมัน ทำให้แบตเตอรี่ที่ประกอบแล้วมีขนาดเล็กลง และมีน้ำหนักเบาขึ้น .. เกลือหลอมเหลว Molten Salts มีลักษณะเฉพาะด้วยคุณสมบัติต่างๆ เช่น ไม่ระเหย Non-Volatility, ไม่ติดไฟ Non-Flammability และมีความเข้มข้นของไอออนิกสูง High Ionic Concentration .. โดยทั่วไป เกลือหลอม Molten Salt จะต้องได้รับความร้อนเพื่อให้ยังคงหลอมเหลว และแบตเตอรี่ที่ใช้เกลือหลอมเหลวที่มีจุดหลอมเหลวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 373oK ยังไม่พบเห็นในการใช้งานจริง อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็วๆ นี้ กลุ่มนักวิจัยประสบความสำเร็จในการพัฒนาเกลือหลอมเหลวผสม Mixed Molten Salt ที่มีเอไมด์ของโลหะอัลคาไล Alkali Metal Amide ซึ่งสามารถใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่ Battery Electrolyte ณ อุณหภูมิห้องได้ ซึ่งยังคงต้องพัฒนาต่อไปอีกสักระยะหนึ่งก่อนจะเข้าสู่ตลาดเชิงพาณิชย์สำหรับอนาคตจากนี้ไป ..
การกำหนดค่า และรูปแบบแบตเตอรี่เกลือหลอมเหลวแบบชาร์จได้ Rechargeable Molten Salt Battery Configurations ..
ตั้งแต่กลางทศวรรษ 1960 เป็นต้นมา ได้มีการพัฒนาแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้จำนวนมากโดยใช้โซเดียม Sodium : 11Na สำหรับขั้วไฟฟ้าลบ .. โซเดียม Sodium : 11Na มีความน่าสนใจเนื่องจากมีศักยภาพ Reduction Potential สูงถึง -2.71 โวลต์ Volts, มีน้ำหนักน้อย Low Weight, มีความอุดมสมบูรณ์ในธรรมชาติเชิงเปรียบเทียบ Relative Abundance และต้นทุนต่ำ Low Cost .. โซเดียม Sodium : 11Na จะต้องอยู่ในรูปของเหลว Liquid Form เพื่อสร้างแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้จริง จุดหลอมเหลวของโซเดียม คือ 98°C หรือ 208°F ซึ่งหมายความว่า แบตเตอรี่ที่ใช้โซเดียมจะทำงานที่อุณหภูมิระหว่าง 245-350°C หรือ 470-660°F .. การศึกษาวิจัยได้เน้นไปที่ตรวจสอบส่วนผสมของโลหะที่มีอุณหภูมิใช้งานอยู่ที่ 200°C หรือ 390°F และอุณหภูมิห้อง Room Temperature ..
สำหรับตัวอย่างการใช้งานโซเดียมซัลเฟอร์ Sodium-Sulfur ในชุดแบตเตอรี่นั้น รูปแบบของแบตเตอรี่โซเดียมซัลเฟอร์ Sodium-Sulfur : NaS Battery พร้อมด้วยแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Lithium-Sulfur Battery ที่เกี่ยวข้องนั้น ใช้วัสดุอิเล็กโทรด Electrode Materials ราคาถูก และมีอยู่มากมาย เป็นแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์โลหะอัลคาไลตัวแรก Alkali-Metal Commercial Batteries โดยใช้กำมะถันเหลว Liquid Sulfur สำหรับอิเล็กโทรดขั้วบวก Positive Electrode และหลอดเซรามิกของอิเล็กโทรไลต์แข็งเบต้าอลูมินา Ceramic Tube of Beta-Alumina Solid Electrolyte : BASE .. การกัดกร่อนของฉนวนคือ ปัญหาเนื่องจากค่อยๆ กลายเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า และอัตราการคายประจุในตัวเองก็เพิ่มขึ้น ..
ทั้งนี้ เนื่องจากพวกมันมีพลังงานจำเพาะสูง High Specific Power ดังนั้น แบตเตอรี่ Na-S Batteries จึงถูกเสนอสำหรับการใช้งานในอวกาศ .. แบตเตอรี่ Sodium-Sulfur : NaS Batteries สำหรับการใช้งานในอวกาศได้รับการทดสอบในภารกิจกระสวยอวกาศ STS-87 ในปี 2540 แต่แบตเตอรี่ดังกล่าว ก็มิได้ถูกใช้งานในอวกาศจริงๆ เลย แต่มีการเสนอให้แบตเตอรี่ Sodium-Sulfur : NaS Batteries เพื่อใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงของดาวศุกร์ในอนาคตจากนี้ไป ..
อย่างไรก็ตาม กลุ่มความร่วมมือที่ก่อตั้งโดย Tokyo Electric Power Co. หรือ TEPCO และ NGK Insulators Ltd. ได้ประกาศความสนใจการวิจัยแบตเตอรี่ Sodium-Sulfur : NaS Batteries ในปี 1983 และกลายเป็นผู้ขับเคลื่อนหลักที่อยู่เบื้องหลังการพัฒนาประเภทนี้ นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา TEPCO เลือกแบตเตอรี่ Sodium-Sulfur : NaS Batteries เนื่องจากมีส่วนประกอบของแบตเตอรี่ ได้แก่ โซเดียม Sodium : 11Na, ซัลเฟอร์ Sulfur : 16S และเซรามิก Ceramics นั้น มีอยู่ทั่วไปในญี่ปุ่น .. การทดสอบภาคสนามขนาดใหญ่ครั้งแรกเกิดขึ้นที่สถานีย่อย Tsunashima ของ TEPCO ระหว่างปี ค.ศ.1993-1996 โดยใช้แบตเตอรี่ขนาด 3×2 MW, 6.6 KV Battery Banks ..
จากผลการค้นพบจากการทดลองนี้ ได้มีการพัฒนาโมดูลแบตเตอรี่ Battery Modules ที่ได้รับการปรับปรุง และวางจำหน่ายเชิงพาณิชย์มาตั้งแต่ปี ค.ศ.2000 หรือพ.ศ.2543 และนำเสนอกำลังการผลิต 25-250 KWh ต่อชุดแบตเตอรี่ Battery Banks ด้วยประสิทธิภาพ 87% และอายุการใช้งาน 2,500 รอบที่รอบลึก 100% หรือ 4,500 รอบที่รอบไม่ลึกนักอยู่ที่ประมาณ 80% .. ดังนั้น แบตเตอรี่โซเดียมซัลเฟอร์ Sodium-Sulfur : Na-S Batteries จึงมิใช่เรื่องใหม่แต่อย่างไร แต่พวกมัน พร้อมใช้งานมานานแล้ว แม้ว่ายังไม่ได้รับความนิยมมากนัก ซึ่งจากนี้ไปคาดว่า สถานการณ์การประยุกต์ใช้ระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Energy Storage System : BESS กำลังจะเปลี่ยนไป ..
ในอีกรูปแบบหนึ่ง … แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลวที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า Lower-Temperature Variant of Molten-Salt Batteries ได้แก่ การพัฒนาของ Sodium-Metal Halide : ZEBRA เดิมเรียกว่า Zeolite Battery Research Africa ต่อมาคือ แบตเตอรี่ “Zero Emissions Battery Research Activity : ZEBRA” ในปี ค.ศ.1985 หรือ พ.ศ.2528 ซึ่งได้รับการพัฒนาขึ้นสำหรับการใช้งานบนยานพาหนะไฟฟ้า Originally Developed for Electric Vehicle Applications มาแต่เดิม .. แบตเตอรี่ ZEBRA นั้น ใช้โซเดียมนิกเกิลคลอไรด์ Sodium-Nickel-Chloride : NaNiCl2 กับอิเล็กโทรไลต์เซรามิก Na+-เบต้า-อลูมินา หรือ Na+-Beta-Alumina Ceramic Electrolyte ..
แบตเตอรี่โซเดียมนิกเกิลคลอไรด์ Sodium-Nickel-Chloride : NaNiCl2 Batteries ทำงานที่อุณหภูมิ 245°C หรือ 473°F และใช้โซเดียมเตตระคลอโรอะลูมิเนตหลอมเหลว Molten Sodium Tetrachloroaluminate : NaAlCl4 ซึ่งมีจุดหลอมเหลวอยู่ที่ 157°C หรือ 315°F เป็นอิเล็กโทรไลต์ Electrolyte .. อิเล็กโทรดขั้วลบ Negative Electrode คือ โซเดียมหลอมเหลว Molten Sodium .. อิเล็กโทรดขั้วบวก Positive Electrode คือ นิกเกิล Nickel : 28Ni ในสถานะคายประจุ และนิกเกิลคลอไรด์ Nickel Chloride : NiCl2 อยู่ในสถานะมีประจุ เนื่องจากนิกเกิล Nickel : 28Ni และนิกเกิลคลอไรด์ Nickel Chloride : NiCl2 เกือบจะไม่ละลายในการหลอมเหลวที่เป็นกลางเป็นพื้นฐาน Nearly Insoluble in Neutral & Basic Melts จึงอนุญาตให้มีการสัมผัสกัน ทำให้มีความต้านทานต่อการถ่ายโอนประจุเพียงเล็กน้อย และเนื่องจากทั้ง NaAlCl4 และ 28Na เป็นของเหลวที่อุณหภูมิปฏิบัติงาน .. ทั้งนี้ เซรามิก β-อลูมินา Alumina Ceramic ที่นำโซเดียมจึงถูกนำมาใช้เพื่อแยกโซเดียมเหลว Liquid Sodium ออกจาก Molten NaAlCl4 ที่หลอมละลาย รวมทั้งองค์ประกอบหลักที่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่เหล่านี้ The Primary Elements Used in the Manufacture of These Batteries มีปริมาณสำรองในธรรมชาติทั่วโลกอยู่มากมาย และมีกำลังการผลิตต่อปีสูงกว่าลิเธี่ยม Lithium : 3Li เป็นอย่างมาก ..
ปัจจุบัน บริษัทฯด้านนวัตกรรมด้านพลังงาน Innovenergy AG ในเมืองไมรินเกน Meiringen ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ Switzerland ได้ปรับปรุงเทคโนโลยีนี้ให้เหมาะสมยิ่งขึ้นด้วยการใช้วัตถุดิบที่มาจากในประเทศ ยกเว้นส่วนประกอบที่เป็นผงนิกเกิล Nickel Powder Component .. แม้ว่าความจุ Storage Capacity จะลดลงเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries แต่เทคโนโลยีแบตเตอรี่โซเดียมนิกเกิลคลอไรด์ Sodium-Nickel-Chloride : NaNiCl2 Batteries หรือ ZEBRA Technology นี้ ก็ถูกนำมาประยุกต์ใช้งานสำหรับการจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่จากพลังงานแสงอาทิตย์ Stationary Energy Storage from Solar Power ในหลายพื้นที่ทั่วโลก ซึ่งส่วนหนึ่งเป็นเพราะ พวกมันทนทาน ปลอดภัย และราคาถูกอย่างยิ่ง .. ในปี 2565 ที่ผ่านมา บริษัทฯได้ดำเนินการติดตั้ง และบริหารจัดการระบบจัดเก็บพลังงานเซลล์แสงอาทิตย์ ขนาด 540 KWh บนหลังคาของศูนย์การค้า Storage Facility for Solar Cells on the Roof of a Shopping Center มากมาย และปัจจุบัน พวกเขา ผลิตแบตเตอรี่ได้มากกว่าหนึ่งล้านหน่วยต่อปีจากวัสดุที่ยั่งยืน Sustainable และปลอดสารพิษ Non-Toxic Materials เช่น เกลือแกง Table Salt เป็นต้น ..
สำหรับแบตเตอรี่โลหะเหลว Liquid-Metal Batteries นั้น ศาสตราจารย์โดนัลด์ ซาโดเวย์ Professor Donald Sadoway แห่งสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ Massachusetts Institute of Technology : MIT ได้บุกเบิกการวิจัยแบตเตอรี่โลหะเหลวชาร์จใหม่ได้ Liquid-Metal Rechargeable Batteries โดยใช้ทั้งแมกนีเซียมพลวง Magnesium-Antimony และล่าสุด คือ ตะกั่วพลวง Lead-Antimony .. ชั้นอิเล็กโทรด และอิเล็กโทรไลต์ Electrode & Electrolyte Layers ได้รับความร้อนจนกระทั่งกลายเป็นของเหลว และแยกตัวได้เอง เนื่องจากมีความหนาแน่น และเข้ากันไม่ได้ .. แบตเตอรี่โลหะเหลว Liquid-Metal Batteries ดังกล่าว อาจมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ทั่วไป เนื่องจากอิเล็กโทรด Electrodes ต้องผ่านวงจรการสร้าง และการทำลายระหว่างวงจรการชาร์จ และคายประจุ ซึ่งทำให้แบตเตอรี่เหล่านี้ มีภูมิคุ้มกันต่อการเสื่อมสภาพที่กระทบต่ออิเล็กโทรดแบตเตอรี่ทั่วไป Conventional Battery Electrodes ..
เทคโนโลยีนี้ ถูกนำเสนอมาตั้งแต่ปี 2552 โดยอาศัยแมกนีเซียม Magnesium : 12Mg และพลวง Antimony : 51Sb ที่แยกจากกันด้วยเกลือหลอมเหลว Molten Salt .. แมกนีเซียม Magnesium : 12Mg ถูกเลือกให้เป็นอิเล็กโทรดขั้วลบ Negative Electrode เนื่องจากมีต้นทุนต่ำ และมีความสามารถในการละลายต่ำในอิเล็กโทรไลต์เกลือหลอมเหลว Molten-Salt Electrolyte .. พลวง Antimony : 51Sb ถูกเลือกเป็นอิเล็กโทรดขั้วบวก Positive Electrode เนื่องจากมีต้นทุนต่ำ และมีแรงดันไฟฟ้าคายประจุที่คาดการณ์ไว้สูงกว่า ..
นวัตกรรมล่าสุด คือ โลหะผสม PbBi Alloy ซึ่งช่วยให้แบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium-Based Battery มีจุดหลอมเหลวต่ำลง .. พวกมัน ใช้อิเล็กโทรไลต์เกลือหลอมเหลว Molten Salt Electrolyte ที่มี Lithium Chloride-Lithium Iodide : LiCl-LiI เป็นหลัก และทำงานที่อุณหภูมิ 410°C ..
ของเหลวไอออนิก Ionic Liquids ได้รับการพิสูจน์แล้วว่า มีความสามารถในการใช้งานกับแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ Rechargeable Batteries .. อิเล็กโทรไลต์ Electrolyte คือ เกลือหลอมเหลวบริสุทธิ์ Pure Molten Salt ที่ไม่มีตัวทำละลายเติมเข้ามา ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้เกลือที่มีสถานะของเหลวที่อุณหภูมิห้อง Room Temperature Liquid Phase .. สิ่งนี้ทำให้เกิดสารละลายที่มีความหนืดสูง Highly Viscous Solution และโดยทั่วไปจะทำด้วยเกลือที่มีโครงสร้างขนาดใหญ่ และขัดแตะอ่อนได้ Malleable Lattice Structures ซึ่งทำให้แบตเตอรี่โลหะเหลว Liquid-Metal Batteries เหนือชั้น และมีต้นทุนต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมทั่วไป Conventional Lithium Batterie นั่นเอง ..
แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten Salt Batteries ข้อดีและข้อเสียของนวัตกรรม Innovation ที่มีอายุกว่า 40 ปี ..
ชุดแบตเตอรี่ที่เรียกว่า แบตเตอรี่เกลือ Salt Batteries หรือแบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten Salt Batteries ซึ่งมิใช่โซเดียมไอออนแบตเตอรี่ Sodium-Ion Batteries แท้จริงแล้ว คือ แบตเตอรี่โซเดียมเมทัลคลอไรด์ Sodium Metal Chloride : SMC Batteries ซึ่งประกอบด้วยแคโทดที่ทำจากโลหะ Metal-Based Cathode และโซเดียมแอโนดหลอมเหลว Molten Sodium Anode ซึ่งอยู่ในกล่องโครงเหล็ก Steel Casing และแยกจากกันด้วยเมมเบรนเซรามิก Ceramic Membrane ที่ช่วยให้ไอออนผ่านได้ แต่ไม่ใช่อิเล็กตรอน Electrons ซึ่งเคลื่อนที่ผ่านวงจรไฟฟ้าภายนอกแทนระหว่างการชาร์จ หรือการคายประจุ ..
แบตเตอรี่เกลือ Salt Batteries ประกอบด้วยเซลล์จำนวนมากที่มีวัสดุต่างๆ ผสมกันอยู่ข้างใน นอกเหนือจากเกลือ เช่น อลูมินา Alumina : Al2O3, เหล็ก Iron : 26Fe, โซเดียม 11Na หรืออนุพันธ์อื่นๆ เช่น เฟอร์รัสคลอไรด์ Ferrous Chloride : FeCl2 และซัลไฟด์ Sulphide : S2- หรือนิกเกิลคลอไรด์ Nickel Chloride : NiCl2 และโซเดียมเตตระคลอโรอะลูมิเนต Sodium Tetrachloroaluminate : NaAlCl4 เป็นต้น ..
ข้อได้เปรียบที่สำคัญของระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่เกลือ Salt Battery Storage Systems จากนวัตกรรมพลังงาน Innovenergy ที่มีอายุกว่า 40 ปีนั้น ได้แก่ พวกมันคือระบบนิเวศน์ที่เป็นมิตร และยั่งยืน Ecological & Sustainable ประกอบไปด้วยวัสดุที่ไม่เป็นอันตราย Harmless Materials และรีไซเคิล Recycle ได้ 100% ทั้งยังปลอดภัยอย่างแน่นอน และแข็งแกร่งอย่างยิ่ง Absolutely Safe & Extremely Robust รวมทั้งผลิตจากวัตถุดิบที่มีจำหน่ายทั่วโลก Raw Materials Available Worldwide มีห่วงโซ่อุปทานที่สะอาด Clean Supply Chain และมีความทนทานมากไม่ต้องการบำรุงรักษา Durable & Maintenance-Free ..
นอกจากนี้ พวกมัน ปกป้องสิ่งแวดล้อม และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมด้วยประสิทธิภาพแบตเตอรี่ 90% และสามารถทำงานแม้ภายใต้อุณหภูมิที่สูงมาก Run Even Under Extreme Temperatures สามารถปล่อยคายพลังงานออกรอบลึกได้โดยไม่เกิดความเสียหาย มีความหนาแน่นของพลังงานสูง สามารถติดตั้งได้เกือบทุกที่โดยไม่ต้องใช้มาตรการก่อสร้างเพิ่มเติม ทั้งยังเป็นผลิตภัณฑ์คุณภาพ Quality Products ของประเทศสวิสเซอร์แลนด์ และอีกหลายประเทศในยุโรปอีกด้วย ..
อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten Salt Batteries มีข้อด้อยอยู่บางประการเช่นกัน ทำให้ไม่สามารถเข้ามาแข่งขันกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium-Ion Batteries ในตลาดได้ก่อนหน้านี้ ได้แก่ พวกมันต้องเก็บไว้อย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิสูงกว่า 250°C จึงจะทำงานได้ประการหนึ่ง กับต้องการการใช้พลังงานอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาอุณหภูมิในการทำงาน อีกทั้งประสิทธิภาพสำหรับกระแสไฟฟ้าการชาร์จประจุ และการคายประจุสูง High Charge & Discharge Current ไม่ดีเท่าที่ควร รวมทั้งถูกมองว่า ไม่เหมาะสำหรับการจัดเก็บพลังงานระยะกลาง และระยะทนยาว Not Suitable for Medium & Long-Term Storage เป็นต้น ..
ทั้งนี้ หนึ่งในแง่มุมที่น่าสนใจที่สุดของเทคโนโลยีนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปัจจุบันที่สถานการณ์ทางภูมิศาสตร์การเมืองระหว่างประเทศที่ไม่แน่นอน ได้ก่อให้เกิดปัญหาหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการจัดหาวัสดุ ก็คือองค์ประกอบของมัน .. แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten Salt Batteries ผลิตขึ้นจากวัตถุดิบที่หาได้ง่าย และพบได้มากมายในธรรมชาติ เช่น เกลือแกงธรรมดา Table Salt, นิกเกิล Nickel : 28Ni, เหล็ก Iron: 26Fe และเซรามิก Ceramics รวมทั้งยังง่ายต่อการกำจัดอีกด้วย ..
นอกจากนี้ ยังรับประกันวงจรอายุการใช้งานที่ยาวนาน .. อ้างถึงเอกสารข้อมูล FZSONICK Data Sheet ที่วิเคราะห์ไว้ ระบุรอบการชาร์จ และการคายประจุมากกว่า 4,500 รอบที่ 80% ซึ่งถือเป็นจำนวนที่โดดเด่น ซึ่งหากเป็นจริงสำหรับการใช้งานทั้งหมด จะเทียบเคียงเท่ากับวงจรชีวิตของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต Lithium Iron Phosphate : LFP Battery อีกด้วย ..
แบตเตอรี่เกลือ Salt Batteries ได้รับประกันมาตรฐานความปลอดภัยในระดับสูงยิ่ง เนื่องจากองค์ประกอบภายในของแบตเตอรี่ไม่สามารถเผาไหม้ หรือระเบิดได้ .. แต่ทว่า ทั้งๆ ที่แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten Salt Batteries ปลอดภัย ทนทาน และยั่งยืน แล้วทำไมในรอบ 40 ปี พวกมัน ไม่เคยเข้ามาแทนที่แบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Batteries ได้เลย ..
รากฐานจุดอ่อนของแบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten Salt Batteries ที่แท้จริง คือ ข้อเท็จจริงที่ว่า เพื่อที่จะใช้งานได้ พวกมันจำเป็นต้องมีอุณหภูมิคงที่ที่สูงมากในช่วง 250-300°C เพราะเกลือจะละลายที่อุณหภูมิดังกล่าวเท่านั้น แง่มุมนี้นำมาซึ่งปัญหาการจัดการหลายประการ ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ 48 V, 200 Ah ที่ให้พลังงาน 9.6 KWh และความยุ่งยากสำหรับการจัดการที่เกิดขึ้นในขั้นตอนการชาร์จเฉพาะ .. ก่อนหน้านี้ พวกมันใช้เวลาระหว่าง 10.5-11 ชั่วโมงกว่าจะถึงอุณหภูมิหลอมเหลวที่ทำให้แบตเตอรี่ทำงานได้ เมื่อพิจารณาถึงการวอร์มเครื่องที่ยาวนาน จึงเป็นที่ชัดเจนว่า ทำไมเทคโนโลยีนี้ จึงไม่เคยขยายไปสู่การใช้งานสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs Use นั่นเอง ..
อย่างไรก็ตาม สถานการณ์ในตลาดเชิงพาณิชย์กำลังเปลี่ยนไป แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten Salt Batteries รูปแบบล่าสุดเหล่านี้ มีแนวโน้มที่จะถูกกว่า ปลอดภัยกว่า และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า เนื่องจากใช้วัสดุที่หาได้ทั่วไป และปริมาณที่ใช้น้อยกว่า โดยไม่จำเป็นต้องมีการทำเหมืองที่สร้างความเสียหายต่อระบบนิเวศวิทยาในการจัดหาแหล่งที่มาเช่นเดียวกับลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ รวมทั้ง พวกมัน ไม่เป็นพิษ Non-Toxic และไม่ติดไฟ Non-Flammable ..
แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten Salt Batteries ก่อนหน้านี้ ใช้สารเคมีอะลูมิเนียมซัลเฟอร์ Aluminium-Sulphur และแบตเตอรี่เหล่านี้มีแนวโน้มที่จะมีความหนาแน่นของพลังงานต่ำ Low Energy Density และต้องใช้อุณหภูมิสูงเพื่อคงเกลือหลอมเหลว Require High Temperatures to Keep the Salt Molten ซึ่งทำให้ไม่มีประโยชน์เลยทีเดียว แต่แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten Salt Batteries รูปแบบใหม่นี้ ใช้สารเคมีโซเดียมซัลเฟอร์ Sodium-Sulphur ที่เป็นเอกลักษณ์ และเกลือที่ละลาย ณ อุณหภูมิห้องแทน ทำให้ใช้งานได้ง่าย ราคาถูก และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าแบตเตอรี่เกลือหลอมเหลวอื่นๆ มาก และเพื่อทดสอบสิ่งนี้ นักวิจัยได้สร้างเซลล์ต้นแบบ และทดลองใช้งาน ซึ่งสิ่งที่พวกเขาค้นพบก็น่าทึ่งเป็นอย่างมาก ..
สิ่งที่สำคัญคือ แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten Salt Batteries ล่าสุดนี้ มีความหนาแน่นของพลังงานสูงอย่างไม่น่าเชื่อ อยู่ที่ 1,017 mAh/g .. ในการเปรียบเทียบนั้น แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries มีความหนาแน่นพลังงานสูงอยู่ที่ประมาณ 250 mAh/g เท่านั้น ซึ่งหมายความว่า แบตเตอรี่นี้มีความหนาแน่นพลังงานมากกว่าถึง 4 เท่า ..
ปัจจุบันยังไม่มีข้อมูลว่าแบตเตอรี่ประเภทนี้ จะมีราคาเท่าไร อย่างไรก็ตาม ค่าประมาณการสำหรับแบตเตอรี่เกลือหลอมเหลวประเภทอื่นที่ใช้วัสดุราคาแพงกว่าจะอยู่ที่ประมาณ 15 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง KWh .. ทั้งนี้ เพื่อการเปรียบเทียบ แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries ในปัจจุบัน มีราคาประมาณ 132 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง KWh .. ดังนั้นหากสมมุติว่า ต้นทุนการผลิตแบตเตอรี่เกลือหลอมเหลวใหม่นี้ มีราคาใกล้เคียงกัน แต่ก็จะได้ความจุ และกระแสไฟฟ้าในราคาที่ถูกกว่าเซลล์ไฟฟ้าปัจจุบัน อยู่ประมาณ 90% ซึ่งนั่นหมายถึง โอกาสทางธุรกิจโดยเฉพาะสำหรับแบตเตอรี่โซเดียมซัลเฟอร์ Sodium Sulfur Battery, แบตเตอรี่โลหะเหลว Liquid-Metal Batteries, แบตเตอรี่โซเดียมนิกเกิลคลอไรด์ Sodium-Nickel Chloride Batteries และแบตเตอรี่ความร้อนที่ไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ Thermal Non-Rechargeable Batteries เพื่อตอบสนองความต้องการระบบจัดเก็บพลังงานในอนาคตจากนี้ไป ..
คาดการณ์ตลาดการจัดเก็บพลังงานความร้อนจากเกลือหลอมเหลวทั่วโลก Global Molten Salt Thermal Energy Storage Market ..
อ้างถึงข้อมูลสำรวจตลาดของ Transparency Market Research, Inc. ประเทศสหรัฐฯ พบว่า ภาพรวมขนาดธุรกิจในตลาดการจัดเก็บพลังงานความร้อนจากเกลือหลอมเหลวทั่วโลก Global Molten Salt Thermal Energy Storage Market มีมูลค่า 1.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐฯ ในปี 2563 และคาดว่าจะมีมูลค่าสูงแตะระดับ 17 พันล้านดอลลาร์สหรัฐฯ ภายในสิ้นปี 2574 .. ทั้งนี้คาดหมายได้ว่า อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดการจัดเก็บพลังงานความร้อนจากเกลือหลอมเหลวทั่วโลก Global Molten Salt Thermal Energy Storage Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุดรวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 25.1% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2564-2574 ..
ทั้งนี้ ในส่วนเฉพาะโซเดียมซัลเฟอร์แบตเตอรี่ Sodium Sulfur : NAS Batteries นั้น คาดหมายว่า ตลาดโซเดียมซัลเฟอร์แบตเตอรี่ทั่วโลก Global Sodium Sulfur Battery Market จะมีอัตราการเติบโตต่อปี อยู่ที่ค่า CAGR 13% ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ ปี 2656-2570 .. อย่างไรก็ตาม ภาพรวม ขนาดตลาดแบตเตอรี่เกลือโซเดียมทั่วโลก Global Sodium Salt Battery Market คาดว่าจะสูงถึง 1.5 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2573 ด้วยอัตราการเติบโตต่อปี อยู่ที่ค่า CAGR 11.8% ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ ปี 2566-2573 .. ตลาดสำหรับแบตเตอรี่เกลือโซเดียม Market for Sodium Salt Battery ได้รับแรงผลักดันหลักจากความต้องการข้อไขการจัดเก็บพลังงานที่เพิ่มขึ้นเพื่อรองรับแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ และลม Solar & Wind Energy .. แบตเตอรี่เกลือโซเดียม Sodium Salt Batteries ได้รับความนิยมเนื่องจากความสามารถในการจัดเก็บพลังงานได้เป็นปริมาณมาก รวมทั้ง แบตเตอรี่โซเดียมซัลเฟอร์ Sodium Sulfur : NaS Batteries ชนิดใหม่ล่าสุด มีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries ด้วยปริมาณความจุมากกว่า 4 เท่า สามารถช่วยแก้ปัญหาการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Storage ที่ผันแปรในอนาคตได้อย่างยอดเยี่ยม ..
ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับตลาดแบตเตอรี่เกลือโซเดียม Sodium Salt Battery’s Global Market คือ ผลมาจากการใช้พลังงานหมุนเวียนที่เพิ่มขึ้น Increased Use of Renewable Energy Sources เช่น พลังงานลม Wind Energy และพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Energy ทำให้เกิดความต้องการระบบจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพ จากข้อมูลของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ International Energy Agency : IEA พบว่า พลังงานหมุนเวียน Renewables จะกลายเป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดทั่วโลก Largest Source of Global Electricity Generation ภายในปี 2568 ..
ส่วนแบ่งของพลังงานผสม ได้รับการคาดหมายว่า กำลังไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน Renewable Electricity จะเพิ่มขึ้น 10% ตลอดระยะเวลาที่คาดการณ์ไว้ เป็น 38% ในปี 2570 .. พลังงานหมุนเวียน Renewables คือ แหล่งการผลิตไฟฟ้าเพียงแหล่งเดียว ซึ่งคาดการณ์ว่าส่วนแบ่งจะเพิ่มขึ้น ในขณะที่ถ่านหิน Coal, ก๊าซธรรมชาติ Natural Gas, นิวเคลียร์ Nuclear และการผลิตน้ำมัน Oil Generation คาดว่าจะลดลง ขณะที่กำลังไฟฟ้าพลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์ Wind & Solar PV Electricity จะเพิ่มขึ้นกว่า 2 เท่าในอีก 5 ปีข้างหน้า ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 20% ของกำลังการผลิตไฟฟ้าทั่วโลก ภายในปี 2570 ..
สำหรับแบตเตอรี่โลหะเหลว Liquid-Metal Batteries ที่กำลังเข้าสู่ตลาดเชิงพาณิชย์นั้น คาดหมายได้ว่า ตลาดแบตเตอรี่โลหะเหลวรุ่นล่าสุดทั่วโลก GlobalLiquid-Metal Battery Market จะมีแนวโน้มการเติบโตอย่างรวดเร็วด้วยอัตราการเติบโตต่อปี อยู่ที่ค่า CAGR มากกว่า 11% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2564-2570 .. ตลาดแบตเตอรี่โลหะเหลวรุ่นถัดไปล่าสุด Next Generation Liquid Metal Battery Market คาดว่าจะมีมูลค่าตลาดสูงทะลุ 6,700 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2570 จากมูลค่าตลาดเพียง 3,500 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2563 ..
สรุปส่งท้าย ..
แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten-Salt Batteries คือ แบตเตอรี่ประเภทหนึ่งที่ให้ทั้งความหนาแน่นของพลังงาน Energy Density และความหนาแน่นของกำลัง Power Density ที่สูงมาก .. แบตเตอรี่ความร้อน Thermal Batteries ที่ไม่สามารถชาร์จประจุซ้ำได้รูปแบบดั้งเดิมทั่วไป สามารถเก็บไว้ในสถานะของแข็งที่อุณหภูมิห้องเป็นระยะเวลายาวนานหลายปีก่อนที่จะเปิดใช้งานครั้งเดียวโดยการให้ความร้อน .. แบตเตอรี่โลหะเหลวแบบชาร์จได้ หรือ Rechargeable Liquid-Metal Batteries นั้น สามารถทำเช่นที่กล่าวได้เช่นกัน รวมทั้งสามารถชาร์จซ้ำได้ด้วยอายุการใช้งานหลายสิบปี ..
ดังนั้นพวกมันจึงเหมาะสมอย่างยิ่งในการประยุกต์ใช้สำหรับระบบสำรองพลังงานในภาคอุตสาหกรรม ยานยนต์ไฟฟ้ารูปแบบเฉพาะ และสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง หรือระบบกริดไฟฟ้า เพื่อสร้างสมดุลให้กับแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่องผันแปร เช่น แหล่งพลังงานแสงอาทิตย์จากแผงโซล่าเซลล์ กังหันลม และเขื่อนผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ เป็นต้น ..
ข้อไข และคำตอบสำหรับการจัดเก็บพลังงานที่เป็นพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Storage ด้วยการใช้วัสดุสำหรับการผลิตจากทรัพยากรธรรมชาติที่มีอยู่มากมาย เช่น โซเดียม Sodium เพื่อทดแทนลิเธี่ยม Lithium : 3Li ราคาแพงที่มีอยู่อย่างจำกัดนั้น พบว่า โซเดียม Sodium : 11Na มีศักยภาพในการประกันความมั่นคงทางพลังงาน Energy Security ที่มากขึ้นได้จากนี้ไป ซึ่งหนึ่งในทางเลือกชุดแบตเตอรี่ต้นทุนต่ำ และปลอดภัยที่น่าสนใจ ได้แก่ แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten-Salt Batteries รุ่นล่าสุดที่ใช้เกลือหลอมเหลว Molten Salts เป็นอิเล็กโทรไลต์ Electrolyte ..
ปัจจุบัน นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเท็กซัส University of Texas ในออสติน Austin ได้รายงานในบทความล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน Advanced Materials ว่า พวกเขาได้สร้างแบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten-Salt Batteries ประเภทแบตเตอรี่โลหะเหลว Liquid-Metal Batteries ชนิดใหม่ล่าสุดที่สมบูรณ์แบบ ซึ่งรวมเอาข้อดีมากมายของแนวคิดเกี่ยวกับแบตเตอรี่ที่มีอยู่ ในขณะที่ขจัดข้อบกพร่องที่สำคัญออกไป .. สิ่งที่นักวิจัยได้สร้างขึ้นที่พวกเขาเรียกว่า “แบตเตอรี่โลหะหลอมเหลวรวมที่อุณหภูมิห้อง Room-Temperature, All-Liquid-Metal Battery” ซึ่งผนวกรวมเอาแบตเตอรี่ที่เป็นโลหะเหลว และโซลิดสเตต Liquid and Solid-State Batteries ที่ดีที่สุดไว้ด้วยกัน .. พวกมันได้กลายเป็นแบตเตอรี่โลหะเหลว Liquid-Metal Battery ที่อุณหภูมิห้อง ทนทาน และปลอดสารพิษ ซึ่งอาจเป็นตัวเปลี่ยนเกมสำคัญในอนาคตระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่รวมคุณสมบัติที่ต้องการทั้งหมด ได้แก่ ความหนาแน่นของพลังงานสูง โครงสร้างน้ำหนักเบา การจัดการที่ปลอดภัย และรอบการชาร์จหลายพันรอบ ไว้พร้อมด้วย ..
ระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten-Salt Batteries ได้แก่ แบตเตอรี่โซเดียมซัลเฟอร์ Sodium-Sulfur : Na-S Batteries, แบตเตอรี่โซเดียมเมทัลฮาไลด์ Sodium-Metal Halide : ZEBRA Batteries และแบตเตอรี่โลหะเหลว Liquid Metal Batteries นั้น ได้รับการพัฒนารุดหน้าไปมาก สามารถตอบสนองความต้องการทั่วโลกสำหรับการจัดเก็บกำลังไฟฟ้าบนโครงข่ายระบบสายส่ง หรือระบบกริดไฟฟ้า ได้อย่างประสิทธิภาพ และปลอดภัยอย่างยิ่ง ..
พวกมันมีความปลอดภัยด้วยรอบการชาร์จหลายพันรอบ รวมถึงให้ทั้งความหนาแน่นของพลังงานที่สูง High Energy Density และความหนาแน่นของกำลังสูง High Power Density ที่โดดเด่นมาพร้อมด้วย แต่ยังคงมีโครงสร้างน้ำหนักมากด้วยปริมาตรที่เท่ากัน จึงอาจยังไม่เหมาะที่จะเป็นแหล่งพลังงานสำหรับอุปกรณ์พกพา และเนื่องจาก ปัจจุบัน การผลิตลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Batteries มีมากเกินจนล้นตลาด ทำให้ลดโอกาสสำหรับแบตเตอรี่รูปแบบต่างที่ออกไปซึ่งปลอดภัยกว่า และมีอายุการใช้งานนานขึ้นสำหรับการใช้งานที่มีระยะเวลายาวนานกว่า ไม่สามารถเข้ามาแทนที่ในตลาดได้ในช่วงก่อนหน้านี้ เพียงแต่อาจเข้ามาร่วมด้วยสัดส่วนในตลาดเฉพาะเท่านั้น เว้นแต่ระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่บนโครงข่ายระบบสายส่ง ซึ่งการเข้าสู่ตลาดเชิงพาณิชย์ของแบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten-Salt Batteries โดยเฉพาะแบตเตอรี่โลหะเหลว Liquid Metal Batteries นั้น มีแนวโน้มเป็นไปได้มากที่สุดสำหรับอนาคตอันใกล้จากนี้ไป ..
จนถึงปัจจุบัน ระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries บนโครงข่ายระบบสายส่ง Power Grids กว่า 20 ระบบ พบกับอุบัติเหตุระเบิด หรือไฟไหม้ ขณะที่สำหรับแบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten-Salt Batteries นั้น พวกมันไม่ระเบิด ไม่ติดไฟ หรือไวต่ออุณหภูมิ .. การใช้งานพวกมัน ไม่มีระดับของการชาร์จที่มากเกินไป Overcharging, ไม่มีการคายประจุมากเกินไป Over-Discharging, ไม่มีการลัดวงจร Short Circuiting หรือสถานการณ์การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่ก่อให้เกิดความกังวลด้านความปลอดภัยใดๆ กับเซลล์ไฟฟ้าเคมีเหล่านี้แต่อย่างไร ..
กลุ่มนักวิจัย ชี้ให้เห็นได้ว่า อิเล็กโทรดโลหะ Metal Electrodeในชุดแบตเตอรี่ยังคงสถานะเป็นของเหลวที่อุณหภูมิ 20°C หรือ 68°F ซึ่งเป็นอุณหภูมิการทำงานต่ำสุดที่เคยบันทึกไว้สำหรับแบตเตอรี่โลหะเหลว Liquid Metal Batteries ..
การตรวจสอบแสดงให้เห็นว่า แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten-Salt Batteries ที่เป็นแบตเตอรี่โซเดียมซัลเฟอร์ Sodium-Sulfur : Na-S Batteries และแบตเตอรี่โซเดียมเมทัลฮาไลด์ Sodium-Metal Halide : ZEBRA Batteries รวมทั้งแบตเตอรี่โลหะเหลว Liquid Metal Batteries เหล่านี้ ให้ประสิทธิภาพ และความเสถียรในรอบการชาร์จ และคายประจุที่ยอดเยี่ยม เหล่านักวิจัยชี้ว่า แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten-Salt Batteries ที่ทำงาน ณ อุณหภูมิห้อง สามารถให้กำลังไฟฟ้าได้มากกว่าลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Batteries ทั่วไปในปัจจุบัน .. พวกมันสามารถชาร์จ คายประจุ และจ่ายพลังงานไฟฟ้าได้เร็วกว่าหลายเท่า .. ดังนั้นจึงได้รับการคาดหมายว่า ความสำเร็จในเชิงพาณิชย์กำลังใกล้จะมาถึง ซึ่งจะส่งผลให้แบตเตอรี่เกลือหลอมเหลว Molten-Salt Batteries อาจเป็นอีกหนึ่งในตัวแสดงสำคัญที่เปลี่ยนโลกไปสู่บ้านเมือง ชุมชน และสังคมเศรษฐกิจพลังงานสะอาด ให้เป็นจริงได้สำเร็จในที่สุด ..
………………………………………
คอลัมน์ : Energy Key
By โลกสีฟ้า ..
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
Molten Salt Battery | Wikipedia :-
https://en.wikipedia.org/wiki/Molten-salt_battery
Molten Salt Battery | Home Owner :-
This New Sea Salt Battery Has 4 Times the Capacity of Lithium | Euronews :-
Liquid – Metal Battery Will Be on the Grid Next Year / The Molten Calcium – Antimony Design Promises Low cost & Long Life | Spectrum IEEE :-
https://spectrum.ieee.org/liquid-metal-battery
Global Molten Salt Thermal Energy Storage Market | Transparency Market Research :-
https://www.transparencymarketresearch.com/molten-salt-thermal-energy-storage-market.html
New Battery Technologies That Could Change Everything :-
https://photos.app.goo.gl/fr4TAJbn8HB4tZny8
Liquid Metal Batteries : The Long – Duration Energy Storage :-
https://photos.app.goo.gl/wXkAVeD8mqYobGh79
Molten Salt Batteries : Consisting of a Metal – Based Cathode & Molten Sodium Anode :-
