กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (DoE) ได้จัดสรรเงิน 125 ล้านเหรียญสหรัฐฯ เพื่อจัดหาเงินทุนให้กับทีมงาน Energy Innovation Hub จำนวน XNUMX ทีม เพื่อนำร่องการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่รุ่นต่อไป โดยโครงการนี้มีเป้าหมายเพื่อปรับปรุงข้อจำกัดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบัน โดยมี Argonne National Laboratory และ Stanford University เป็นผู้นำ การดำเนินการดังกล่าวสะท้อนถึงความพยายามร่วมกันในการเร่งการลดการปล่อยคาร์บอนในระบบขนส่งและเพิ่มการบูรณาการพลังงานสะอาดเข้ากับโครงข่ายไฟฟ้า
การประกาศการให้ทุนซึ่งมีรายละเอียดในข่าวเผยแพร่ของกระทรวงพลังงานเน้นย้ำถึงความต้องการเร่งด่วนสำหรับโซลูชันการจัดเก็บพลังงานขั้นสูงเพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่ปลอดภัยกว่า มีประสิทธิภาพมากกว่า และคุ้มต้นทุนมากขึ้น การใช้งานใหม่ ๆ โดยเฉพาะในระบบขนส่งและการจัดเก็บในโครงข่ายไฟฟ้า จำเป็นต้องมีความจุในการจัดเก็บพลังงานที่สูงขึ้น มาตรการด้านความปลอดภัยที่ดีขึ้น และการกระจายความหลากหลายของวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่เพื่อลดความเสี่ยงในห่วงโซ่อุปทาน
พันธมิตรวิจัยการจัดเก็บพลังงาน (ESRA)
Energy Storage Research Alliance (ESRA) ซึ่งนำโดย Argonne National Laboratory รวบรวมนักวิจัยประมาณ 50 คนจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ 12 แห่งและมหาวิทยาลัย XNUMX แห่ง ภารกิจของพวกเขาคือการสำรวจวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับแบตเตอรี่อย่างเป็นพื้นฐานเพื่อรับมือกับความท้าทายที่เกิดขึ้นในปัจจุบัน รวมถึงความปลอดภัย ความหนาแน่นของพลังงานสูง และการพัฒนาแบตเตอรี่อายุการใช้งานยาวนานจากวัสดุราคาไม่แพงที่หาได้ง่าย
ความทะเยอทะยานหลักของ ESRA คือการผลักดันขอบเขตของวิทยาศาสตร์การกักเก็บพลังงาน ส่งเสริมนวัตกรรมเทคโนโลยีที่เสริมสร้างความสามารถในการแข่งขันทางเศรษฐกิจของสหรัฐฯ
เชอร์ลีย์ เหมิง ผู้อำนวยการ ESRA เน้นย้ำถึงความจำเป็นเร่งด่วนสำหรับอุปกรณ์กักเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงและต้นทุนต่ำ เพื่อมุ่งสู่การลดการปล่อยคาร์บอนอย่างล้ำลึกในระบบขนส่งขนาดใหญ่และระบบไฟฟ้า เหมิง ซึ่งเป็นหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ที่ Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science และศาสตราจารย์ที่ Pritzker School of Molecular Engineering ของมหาวิทยาลัยชิคาโก เน้นย้ำว่าการก้าวข้ามขีดความสามารถของเทคโนโลยีลิเธียมไอออนในปัจจุบันจำเป็นต้องมีการวิจัยที่ก้าวล้ำซึ่งยึดหลักวิทยาศาสตร์พื้นฐาน เธอกล่าวว่า “ความต้องการอุปกรณ์กักเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงและต้นทุนต่ำและยั่งยืนกำลังเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์ที่มีศักยภาพในการลดการปล่อยคาร์บอนอย่างล้ำลึกในระบบขนส่งขนาดใหญ่และระบบไฟฟ้า”
Bryan McCloskey รองผู้อำนวยการฝ่ายวิทยาศาสตร์ของ ESRA และวิศวกรคณะที่ Berkeley Lab กล่าวเสริมว่า ESRA มีเป้าหมายที่จะส่งเสริมระบบนิเวศที่เอื้อต่อนวัตกรรมที่รวดเร็ว ลดระยะเวลาระหว่างการค้นพบพื้นฐานและการปรับใช้เทคโนโลยี ส่วนประกอบที่สำคัญของกลยุทธ์ของ ESRA เกี่ยวข้องกับการฝึกอบรมพนักงานในอนาคตที่มีความหลากหลายและพร้อมสำหรับความต้องการด้านการผลิตที่จะเกิดขึ้นในอนาคตผ่านความร่วมมือกับอุตสาหกรรม สถาบันการศึกษา และรัฐบาล เขากล่าวว่า “ESRA สร้างระบบนิเวศการวิจัยด้านการกักเก็บพลังงานโดยมีภารกิจในการสร้างนวัตกรรมอย่างรวดเร็ว ลดระยะเวลาระหว่างการค้นพบพื้นฐานและการพัฒนาเทคโนโลยี และฝึกอบรมพนักงานรุ่นต่อไป”
กลุ่มพันธมิตร ซึ่งประกอบด้วยสถาบันต่างๆ เช่น มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย เอ็มไอที และมหาวิทยาลัยมิชิแกน เป็นต้น จะมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในทุกด้านของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การกำกับดูแล และการพัฒนาเชิงกลยุทธ์
สมาคมแบตเตอรี่น้ำ (ABC)
ในขณะเดียวกัน มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดเป็นผู้นำของ กลุ่มความร่วมมือ ด้านแบตเตอรี่ในน้ำ (Aqueous Battery Consortium หรือ ABC) โดยมุ่งเน้นการพัฒนาแบตเตอรี่ในน้ำแบบใหม่ที่มีศักยภาพที่จะเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและคุ้มค่า แบตเตอรี่เทคโนโลยีใหม่นี้คาดว่าจะมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดในปัจจุบัน และอาจมีต้นทุนเพียงหนึ่งในสิบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบัน โดยมีเป้าหมายเพื่อเอาชนะความท้าทายที่มีมายาวนาน เช่น แรงดันไฟฟ้าต่ำ ความหนาแน่นของพลังงาน และการกัดกร่อน
ลินดา นาซาร์ หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของโครงการและศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยวอเตอร์ลู กล่าวถึงอุปสรรคที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในการพัฒนาแบตเตอรี่น้ำ เช่น การกัดกร่อนของวัสดุและความล้มเหลวของเซลล์ภายใต้เงื่อนไขการใช้งานจริง เธอกล่าวว่า “อุปสรรคต่อแบตเตอรี่น้ำรูปแบบใหม่นี้ทำให้บรรดานักประดิษฐ์ต้องประสบกับอุปสรรคมาหลายปีแล้ว”
Yi Cui ผู้อำนวยการโครงการและศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ได้เน้นย้ำถึงความจำเป็นในการสร้างโซลูชันการจัดเก็บพลังงานในระดับกริดที่ราคาไม่แพงและสามารถทำงานได้ในระยะยาวอย่างน่าเชื่อถือ โดยเฉพาะในยุคที่แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่อง เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม ครองอำนาจอยู่
Aqueous Battery Consortium ซึ่งบริหารงานโดย Precourt Institute for Energy ของมหาวิทยาลัย Stanford รวบรวมนักวิทยาศาสตร์ วิศวกร และนักฟิสิกส์ด้านแบตเตอรี่ชั้นนำ 31 คนจากสถาบันต่างๆ ทั่วอเมริกาเหนือ รวมถึง SLAC วิทยาเขตหลายแห่งของ University of California มหาวิทยาลัย North Carolina State และห้องปฏิบัติการวิจัยของกองทัพบกและกองทัพเรือสหรัฐฯ ความพยายามร่วมกันของพวกเขาจะครอบคลุมตั้งแต่การออกแบบและการสังเคราะห์วัสดุ ทฤษฎีและการจำลอง ไปจนถึงการกำหนดคุณลักษณะของอุปกรณ์ต้นแบบ
ทีมวิจัยจะสำรวจด้านต่างๆ ของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ รวมถึงอิเล็กโทรไลต์ วัสดุอิเล็กโทรด และสถาปัตยกรรมอุปกรณ์โดยรวม โดยมีวิสัยทัศน์ในการสร้างแบตเตอรี่ที่ไม่เพียงแต่ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ยังชาร์จและปล่อยประจุได้อย่างรวดเร็วในขณะที่ยังคุ้มทุนอีกด้วย
การจัดสรรเงิน 125 ล้านเหรียญสหรัฐของกระทรวงพลังงาน ซึ่งแบ่งเท่าๆ กันระหว่างศูนย์กลางทั้งสองแห่งเป็นเวลาสูงสุด XNUMX ปี จะช่วยสร้างกรอบการทำงานที่แข็งแกร่งสำหรับการวิจัยเชิงปฏิรูปในด้านการกักเก็บพลังงาน
