بعض الخواص الفيزيائية والكيميائية للأملاح المنصهرة وخلائطها. كيف تصنع قطعة صلبة من ملح المطبخ ، هل هذا ممكن؟ الملح المصهور لتخزين الطاقة الشمسية

نظرًا لأن الإلكتروليتات في إنتاج المعادن عن طريق التحليل الكهربائي للأملاح المنصهرة ، يمكن للأملاح الفردية أن تخدم ، ولكن عادةً ، بناءً على الرغبة في الحصول على إلكتروليت منخفض الذوبان نسبيًا ، يكون له كثافة مناسبة ، ويتميز بلزوجة منخفضة إلى حد ما وعالية الموصلية الكهربائية ، التوتر السطحي المرتفع نسبيًا ، فضلاً عن التقلب المنخفض والقدرة على إذابة المعادن ، في ممارسة التعدين الحديث ، يتم استخدام إلكتروليتات مصهورة أكثر تعقيدًا ، وهي أنظمة من عدة مكونات (من اثنين إلى أربعة).
من وجهة النظر هذه ، فإن الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأملاح المنصهرة الفردية ، وخاصة أنظمة (مخاليط) الأملاح المنصهرة ، لها أهمية كبيرة.
تُظهر كمية كبيرة بما فيه الكفاية من المواد التجريبية المتراكمة في هذه المنطقة أن الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأملاح المنصهرة مرتبطة ببعضها البعض وتعتمد على بنية هذه الأملاح في كل من الحالة الصلبة والحالة المنصهرة. يتم تحديد الأخير من خلال عوامل مثل الحجم والكمية النسبية للكاتيونات والأنيونات في الشبكة البلورية للملح ، وطبيعة الرابطة بينهما ، والاستقطاب ، وميل الأيونات المقابلة إلى التكوين المعقد في الذوبان.
في الجدول. 1 يقارن نقاط الانصهار ونقاط الغليان والأحجام المولية (عند نقطة الانصهار) والموصلية الكهربائية المكافئة لبعض الكلوريدات المنصهرة ، مرتبة وفقًا لمجموعات جدول القانون الدوري لعناصر D.I. مندليف.

في الجدول. يوضح الشكل 1 أن كلوريدات الفلزات القلوية التي تنتمي إلى المجموعة الأولى وكلوريدات فلز الأرض القلوية (المجموعة الثانية) تتميز بنقاط انصهار وغليان عالية وموصلية كهربائية عالية وأحجام قطبية أقل مقارنة بالكلوريدات التي تنتمي إلى المجموعات اللاحقة.
هذا يرجع إلى حقيقة أن هذه الأملاح في الحالة الصلبة لها شبكات بلورية أيونية ، قوى التفاعل بين الأيونات تكون مهمة للغاية. لهذا السبب ، من الصعب للغاية تدمير مثل هذه المشابك ؛ لذلك ، فإن كلوريدات الفلزات القلوية والقلوية لها نقاط انصهار وغليان عالية. إن الحجم المولي الأصغر لكلوريد فلز الأرض القلوي والقلوي يتبع أيضًا من وجود نسبة كبيرة من الروابط الأيونية القوية في بلورات هذه الأملاح. يحدد التركيب الأيوني لذوبان الأملاح قيد الدراسة أيضًا الموصلية الكهربائية العالية.
وفقًا لوجهات نظر أ. Frenkel ، يتم تحديد التوصيل الكهربائي للأملاح المنصهرة من خلال نقل التيار ، بشكل أساسي بواسطة الكاتيونات المتنقلة الصغيرة ، وترجع الخصائص اللزجة إلى الأنيونات الأكثر ضخامة. ومن ثم فإن الانخفاض في الموصلية الكهربائية من LiCl إلى CsCl مع زيادة نصف قطر الموجبة (من 0.78 A لـ Li + إلى 1.65 A لـ Cs +) ، وبالتالي تنخفض حركتها.
تتميز بعض الكلوريدات من المجموعات الثانية والثالثة (مثل MgCl2 و ScCl2 و USl3 و LaCl3) بتوصيل كهربائي منخفض في الحالة المنصهرة ، ولكن في نفس الوقت ، تتميز بنقاط انصهار وغليان عالية. يشير الأخير إلى نسبة كبيرة من الروابط الأيونية في المشابك البلورية لهذه الأملاح. هو في الذوبان ، تتفاعل الأيونات البسيطة بشكل ملحوظ مع تكوين أيونات معقدة أكبر وأقل حركة ، مما يقلل من التوصيل الكهربائي ويزيد من لزوجة ذوبان هذه الأملاح.
يؤدي الاستقطاب القوي لأنيون الكلور بواسطة كاتيونات Be2 + و Al3 + الصغيرة إلى انخفاض حاد في جزء الرابطة الأيونية في هذه الأملاح وزيادة جزء الرابطة الجزيئية. هذا يقلل من قوة المشابك البلورية لـ BeCl2 و AlCl3 ، والتي بسببها تتميز هذه الكلوريدات بنقاط انصهار وغليان منخفضة ، وأحجام مولارية كبيرة ، وقيم توصيل كهربائي منخفضة للغاية. يبدو أن هذا الأخير يرجع إلى حقيقة أنه (تحت تأثير الاستقطاب القوي لـ Be2 + و Al3 +) يحدث معقد قوي في البريليوم المنصهر وكلوريد الألومنيوم مع تكوين أيونات معقدة ضخمة فيها.
تتميز درجات حرارة الانصهار المنخفضة جدًا (التي غالبًا ما تكون قيمها أقل من الصفر) والغليان بأملاح الكلوريد لعناصر المجموعة الرابعة ، بالإضافة إلى العنصر الأول من المجموعة الثالثة من البورون ، والتي تحتوي على شبكات جزيئية بحتة مع روابط متبقية ضعيفة بين الجزيئات. لا توجد أيونات في ذوبان هذه الأملاح ، وهي ، مثل البلورات ، مبنية من جزيئات متعادلة (على الرغم من أنه قد تكون هناك روابط أيونية داخل الأخيرة). ومن هنا تأتي الأحجام المولية الكبيرة لهذه الأملاح عند نقطة الانصهار وغياب التوصيل الكهربائي للمواد المنصهرة المقابلة.
تتميز فلوريد معادن المجموعات الأولى والثانية والثالثة ، كقاعدة عامة ، بنقاط انصهار وغليان مرتفعة مقارنة بالكلوريدات المقابلة. ويرجع ذلك إلى نصف قطر الأنيون F + (1.33 أ) مقارنة بنصف قطر الأنيون Cl + (1.81 أ) ، وبالتالي ، الميل المنخفض لأيونات الفلور للاستقطاب ، وبالتالي تكوين بلورة أيونية قوية المشابك بهذه الفلوريدات.
من الأهمية بمكان اختيار الظروف المواتية للتحليل الكهربائي المخططات الانصهار (مخططات الطور) لأنظمة الملح. وبالتالي ، في حالة استخدام الأملاح المنصهرة كإلكتروليتات في الإنتاج الإلكتروليتي للمعادن ، فمن الضروري أولاً وقبل كل شيء الحصول على سبائك ملح منخفضة الذوبان نسبيًا توفر درجة حرارة منخفضة بدرجة كافية للتحليل الكهربائي واستهلاكًا أقل للطاقة الكهربائية للحفاظ على المنحل بالكهرباء في حالة منصهرة.
ومع ذلك ، عند نسب معينة من المكونات في أنظمة الملح ، يمكن أن تظهر في الحالة المنصهرة المركبات الكيميائية ذات نقاط الانصهار المرتفعة ، ولكن مع خصائص أخرى مواتية (على سبيل المثال ، القدرة على إذابة الأكاسيد بسهولة أكبر من الأملاح المنصهرة الفردية ، وما إلى ذلك).
تشير الدراسات إلى أنه عندما نتعامل مع أنظمة تحتوي على أملاح أو أكثر (أو أملاح وأكاسيد) ، يمكن أن تحدث تفاعلات بين مكونات هذه الأنظمة ، مما يؤدي (اعتمادًا على قوة هذا التفاعل) إلى تكوين مواد سهلة الانصهار أو مواد سهلة الانصهار مسجلة على المخططات ، أو مناطق المحاليل الصلبة ، أو بشكل غير متطابق (مع التحلل) ، أو متطابقة (بدون تحلل) ذوبان المركبات الكيميائية. يتم الاحتفاظ بالترتيب الكبير لهيكل المادة في النقاط المقابلة في تكوين النظام ، بسبب هذه التفاعلات ، إلى حد ما في الذوبان ، أي فوق خط السائل.
لذلك ، غالبًا ما تكون أنظمة (مخاليط) الأملاح المنصهرة أكثر تعقيدًا في التركيب من الأملاح المصهورة الفردية ، وفي الحالة العامة ، يمكن أن تكون المكونات الهيكلية لمخاليط الأملاح المصهورة في نفس الوقت أيونات بسيطة ، أيونات معقدة ، وحتى جزيئات متعادلة ، خاصة عندما هناك قدر معين من الترابط الجزيئي في المشابك البلورية للأملاح المقابلة.
كمثال ، ضع في اعتبارك تأثير الكاتيونات الفلزية القلوية على انصهار نظام MeCl-MgCl2 (حيث Me هو معدن قلوي في الشكل 1) ، والذي يتميز بخطوط Liquidus في مخططات الطور المقابلة. يوضح الشكل أنه مع زيادة نصف قطر كاتيون كلوريد الفلز القلوي من Li + إلى Cs + (على التوالي ، من 0.78 A إلى 1.65 A) ، يصبح مخطط الانصهار أكثر تعقيدًا: في نظام LiC-MgCl ، تشكل المكونات حلولًا صلبة ؛ هناك حد أدنى سهل الانصهار في نظام NaCl-MgCl2 ؛ في نظام KCl-MgCl2 ، يتشكل مركب انصهار واحد متطابق KCl * MgCl2 وربما مركب انصهار غير متناسق 2KCl * MgCl2 في المرحلة الصلبة ؛ في نظام RbCl-MgCl2 ، يحتوي مخطط الانصهار بالفعل على حد أقصى يقابل تكوين مركبين ذوبان متطابقين ؛ RbCl * MgCl2 و 2RbCl * MgCl ؛ أخيرًا ، في نظام CsCl-MgClg ، يتم تكوين ثلاثة مركبات كيميائية متطابقة ؛ CsCl * MgCl2 و 2CsCl * MgCl2 و SCsCl * MgCl2 ، بالإضافة إلى مركب واحد يذوب بشكل غير متناسق CsCl * SMgCl2. في نظام LiCl-MgCb ، تتفاعل أيونات Li و Mg بشكل متساوٍ تقريبًا مع نونات الكلور ، وبالتالي يقترب الذوبان المقابل من أبسط الحلول في هيكلها ، ونتيجة لذلك يتميز مخطط الانصهار لهذا النظام بوجود حلول صلبة فيه . في نظام NaCi-MgCl2 ، بسبب الزيادة في نصف قطر كاتيون الصوديوم ، هناك بعض الضعف في الرابطة بين أيونات الصوديوم والكلور ، وبالتالي زيادة في التفاعل بين Mg2 + و Cl- أيونات ، ولكن ليس يؤدي ، ومع ذلك ، لظهور الأيونات المعقدة في الذوبان. يؤدي الترتيب الأكبر نوعًا ما للذوبان الذي نشأ بسبب هذا إلى ظهور مواد سهلة الانصهار في مخطط الانصهار لنظام NaCl-MgCl2. يؤدي الضعف المتزايد للرابطة بين أيونات K + و C1 ، بسبب نصف قطر أكبر من كاتيون البوتاسيوم ، إلى زيادة التفاعل بين الأيونات و Cl- ، والتي ، كما يوضح مخطط ذوبان KCl-MgCl2 ، يؤدي إلى تكوين مركب كيميائي مستقر KMgCl3 ، وفي الذوبان - إلى ظهور الأنيونات المعقدة المقابلة (MgCl3-). تؤدي الزيادة الإضافية في نصف قطر Rb + (1.49 A) ​​و Cs + (1.65 A) إلى إضعاف أكبر للرابطة بين Rb و Cl- أيونات ، من ناحية ، و Cs + و Cl- أيونات ، على من ناحية أخرى ، مما يؤدي إلى مزيد من التعقيد لانصهار المخطط لنظام RbCl-MgCb بالمقارنة مع مخطط الانصهار لنظام KCl-MgCb ، وإلى حد أكبر ، إلى تعقيد مخطط الانصهار لـ CsCl-MgCl2 النظام.

يتشابه الوضع في أنظمة MeF-AlF3 ، حيث في حالة نظام LiF-AlF3 ، يشير مخطط الانصهار إلى مركب كيميائي يذوب بشكل متطابق SLiF-AlFs ، ويظهر مخطط الانصهار لنظام NaF-AIF3 واحدًا متطابقًا وواحدًا. ذوبان المركبات الكيميائية بشكل غير متناسق ؛ على التوالي 3NaF * AlFa و 5NaF * AlF3. نظرًا لحقيقة أن التكوين في طور الملح أثناء تبلور مركب كيميائي واحد أو آخر ينعكس أيضًا في بنية هذا الذوبان (ترتيب أكبر مرتبط بظهور الأيونات المعقدة) ، فإن هذا يتسبب في تغيير مماثل ، بالإضافة إلى الانصهار ، وغيرها من الخواص الفيزيائية والكيميائية ، والتي تتغير بشكل كبير (مع عدم الامتثال لقاعدة الجمع) لتركيبات مخاليط الأملاح المنصهرة ، المقابلة لتكوين المركبات الكيميائية وفقًا لمخطط الانصهار.
لذلك ، هناك تطابق بين مخططات خصائص التركيب في أنظمة الملح ، والذي يتم التعبير عنه في حقيقة أنه عندما يتم تسجيل مركب كيميائي في مخطط الانصهار للنظام ، فإن الذوبان المقابل له في التركيب يتميز بأقصى قدر من التبلور درجة الحرارة ، والكثافة القصوى ، واللزوجة القصوى ، والحد الأدنى من الموصلية الكهربائية ، وحد أدنى من المرونة.
مثل هذه المراسلات في التغيير في الخواص الفيزيائية والكيميائية لمخاليط الأملاح المنصهرة في الأماكن المقابلة لتكوين المركبات الكيميائية المسجلة على مخططات الانصهار ، ومع ذلك ، لا ترتبط بظهور الجزيئات المحايدة لهذه المركبات في الذوبان. ، كما كان يعتقد سابقًا ، ولكن يرجع ذلك إلى الترتيب الأكبر لهيكل المصهور المقابل ، كثافة التعبئة الأعلى. ومن ثم - زيادة حادة في درجة حرارة التبلور وكثافة هذا الذوبان. يؤدي التواجد في مثل هذا الذوبان في أكبر كمية من الأيونات المعقدة الكبيرة (المقابلة لتكوين مركبات كيميائية معينة في المرحلة الصلبة) أيضًا إلى زيادة حادة في لزوجة المصهور بسبب ظهور الأنيونات المعقدة الضخمة فيه وإلى انخفاض في الموصلية الكهربائية للصهر بسبب انخفاض عدد الموجات الحاملة الحالية (بسبب الجمع بين الأيونات البسيطة والأيونات المعقدة).
على التين. 2 ، على سبيل المثال ، يتم إجراء مقارنة بين مخطط خصائص التركيب للذوبان في أنظمة NaF-AlF3 و Na3AlF6-Al2O3 ، حيث في الحالة الأولى يتميز مخطط الانصهار بوجود مركب كيميائي ، وفي الثاني - سهل الانصهار. وفقًا لهذا ، فإن منحنيات التغييرات في الخواص الفيزيائية والكيميائية للذوبان اعتمادًا على التركيب في الحالة الأولى لها قيم قصوى (الحد الأقصى والحد الأدنى) ، وفي الحالة الثانية ، تتغير المنحنيات المقابلة بشكل رتيب.

04.03.2020

حصاد الحطب ، وقطع الفروع والعقدة ، وأعمال البناء ، والعناية بالحدائق - كل هذا هو نطاق تطبيقات منشار الجنزير. نهاية لهذه الغاية...

04.03.2020

تسمى آلية عمليات الرفع والنقل عن طريق الجر بالرافعة. ينتقل السحب باستخدام حبل أو كابل أو سلسلة موضوعة على الأسطوانة ...

03.03.2020

هل تريد أن يكون الحمام والمرحاض في الشقة بمظهر أنيق؟ للقيام بذلك ، أولاً وقبل كل شيء ، من الضروري إخفاء الاتصالات (المياه والصرف الصحي ...

03.03.2020

كأسلوب فني ، نشأ الباروك في نهاية القرن السادس عشر في إيطاليا. يأتي الاسم من الكلمة الإيطالية "barocco" ، والتي تُترجم على أنها صدفة غريبة ....

02.03.2020

يتم تحديد مستوى أعمال البناء من خلال احترافية الحرفيين والامتثال للعمليات التكنولوجية وجودة المواد والمواد الاستهلاكية المستخدمة. يتغيرون...

لزراعة بلورات الملح ، سوف تحتاج إلى:

1) - ملح.

يجب أن تكون نظيفة قدر الإمكان. ملح البحر هو الأفضل ، لأنه في المطبخ المعتاد يوجد الكثير من القمامة غير المرئية للعين.

2) - ماء.

سيكون الخيار المثالي هو استخدام الماء المقطر ، أو الماء المغلي على الأقل ، وتنقيته قدر الإمكان من الشوائب عن طريق الترشيح.

3) - الأواني الزجاجيةالتي ستزرع فيها البلورة.

المتطلبات الرئيسية لها: يجب أن تكون نظيفة تمامًا أيضًا ، ولا يجب أن تكون هناك أجسام غريبة ، حتى البقع الصغيرة ، بداخلها طوال العملية بأكملها ، لأنها يمكن أن تثير نمو بلورات أخرى على حساب البلورات الرئيسية.

4) - بلورة الملح.

يمكن "الحصول عليها" من عبوة ملح أو في شاكر ملح فارغ. هناك ، في الجزء السفلي ، من شبه المؤكد أنه سيكون هناك نوع مناسب لا يمكنه التسلق عبر الفتحة الموجودة في شاكر الملح. من الضروري اختيار بلورة شفافة في شكل أقرب إلى خط متوازي.

5) - عصا: بلاستيك أو خزف خشبي أو ملعقة من نفس الخامات.

أحد هذه العناصر سيكون مطلوبًا لخلط المحلول. قد يكون من غير الضروري تذكيرك بأنه بعد كل استخدام ، يجب غسلها وتجفيفها.

6) - الورنيش.

سوف تكون هناك حاجة إلى الورنيش لحماية البلورة الجاهزة بالفعل ، لأنه بدون الحماية في الهواء الجاف سوف تنهار ، وفي الهواء الرطب سوف تنتشر إلى كتلة عديمة الشكل.

7) - الشاشأو ورق الترشيح.

عملية نمو البلورات.

يتم وضع وعاء به ماء محضر في ماء دافئ (حوالي 50-60 درجة) ، ويصب الملح فيه تدريجياً مع التحريك المستمر. عندما يصبح الملح غير قادر على الذوبان ، يُسكب المحلول في وعاء نظيف آخر حتى لا تدخل الرواسب من الحاوية الأولى فيه. يمكن سكبه من خلال قمع مصفى لضمان أفضل نقاء.

الآن ، يتم إنزال البلورة "المستخرجة" مسبقًا الموجودة على الخيط في هذا المحلول بحيث لا تلمس قاع الإناء وجدرانه.

ثم قم بتغطية الأطباق بغطاء أو أي شيء آخر ، ولكن حتى لا تصل الأجسام الغريبة والغبار إلى هناك.

ضع الحاوية في مكان مظلم وبارد وكن صبورًا - ستبدأ العملية المرئية في غضون يومين ، لكن الأمر سيستغرق عدة أسابيع لتنمو بلورة كبيرة.

مع نمو البلورة ، سينخفض ​​السائل بشكل طبيعي ، وبالتالي ، مرة واحدة كل عشرة أيام تقريبًا ، سيكون من الضروري إضافة محلول جديد تم تحضيره وفقًا للشروط المذكورة أعلاه.

أثناء جميع العمليات الإضافية ، لا ينبغي السماح بالحركات المتكررة والتأثيرات الميكانيكية القوية والتقلبات الكبيرة في درجات الحرارة.

عندما تصل البلورة إلى الحجم المطلوب ، يتم إزالتها من المحلول. يجب أن يتم ذلك بحذر شديد ، لأنه في هذه المرحلة لا يزال هشًا للغاية. يتم تجفيف البلورة المزالة من الماء باستخدام المناديل. الكريستال المجفف مطلي بورنيش عديم اللون لإعطاء القوة ، والتي يمكنك من خلالها استخدام كل من المنزل والأظافر.

وأخيرا ، ذبابة في المرهم.

لا يمكن استخدام البلورة المزروعة بهذه الطريقة لصنع مصباح ملح كامل ، لأنه يستخدم معدنًا طبيعيًا خاصًا - الهاليت ، الذي يحتوي على العديد من المعادن الطبيعية.

ولكن حتى مما قمت به ، فمن الممكن تمامًا صنع نوع من الحرف ، على سبيل المثال ، نموذج مصغر لنفس مصباح الملح عن طريق إدخال مصباح LED صغير في البلورة ، وتشغيله من بطارية.

الفكرة الرئيسية للمشروع بأكمله هي ضمان استمرارية إمداد الطاقة المولدة من مصادر بديلة ، وخاصة الرياح والشمس.

تمتلك شركة Alphabet القابضة ، التي تعد Google جزءًا منها ، قسمًا "X" يتعامل مع المشاريع التي تبدو وكأنها خيال علمي خالص. أحد هذه المشاريع على وشك التنفيذ. يطلق عليه مشروع مالطا ، وسيشارك بيل جيتس فيه. هذا صحيح ، ليس بشكل مباشر ، ولكن من خلال صندوق Breakthrough Energy Ventures. ومن المخطط تخصيص حوالي 1 مليار دولار.

لم يتضح بعد متى سيتم تخصيص التمويل بالضبط ، لكن نوايا جميع الشركاء أكثر من جدية. تعود فكرة تخزين الطاقة ، التي يكون جزء منها خزان الملح المصهور ، والجزء الآخر عبارة عن سائل تبريد ، إلى العالم روبرت لافلين. وهو أستاذ الفيزياء والفيزياء التطبيقية في جامعة ستانفورد ، حصل لافلين على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1998.

الفكرة الرئيسية للمشروع بأكمله هي ضمان استمرارية إمداد الطاقة المولدة من مصادر بديلة ، وخاصة الرياح والشمس. نعم ، بالطبع ، هناك أنواع مختلفة من أنظمة البطاريات التي تسمح لك بتخزين الطاقة أثناء النهار وإطلاقها في الليل أو خلال الفترات الزمنية التي تمثل مشكلة بالنسبة لمصادر بديلة (غائم ، هادئ ، إلخ). لكن يمكنهم تخزين كمية صغيرة نسبيًا من الطاقة. إذا تحدثنا عن حجم مدينة أو منطقة أو بلد ، فلا توجد أنظمة بطاريات كهذه.

لكن يمكن إنشاؤها باستخدام فكرة لافلين. يتضمن العناصر الهيكلية التالية:

• مصدر للطاقة "الخضراء" ، مثل محطة طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية التي تنقل الطاقة إلى التخزين.
• علاوة على ذلك ، تعمل الطاقة الكهربائية على تشغيل المضخة الحرارية ، ويتم تحويل الكهرباء إلى حرارة ، ويتم تكوين منطقتين - ساخنة ومبردة.
• يتم تخزين الحرارة على شكل ملح مصهور ، بالإضافة إلى ذلك ، يوجد أيضًا "خزان بارد" ، وهو سائل تبريد عالي التبريد (على سبيل المثال).
• عندما تكون الطاقة مطلوبة ، يتم تشغيل "المحرك الحراري" (نظام يمكن أن يسمى المضخة المضادة للحرارة) ويتم توليد الكهرباء مرة أخرى.
• يتم إرسال الكمية المطلوبة من الطاقة إلى الشبكة العامة.

لقد تم بالفعل تسجيل براءة اختراع التكنولوجيا من قبل Laughlin ، لذا فهي الآن مجرد مسألة تقنية وتمويل. يمكن تنفيذ المشروع نفسه ، على سبيل المثال ، في ولاية كاليفورنيا. تم "فقدان" حوالي 300000 كيلووات ساعة من الطاقة المولدة من محطات طاقة الرياح والطاقة الشمسية هنا. الحقيقة هي أنه تم إنتاجه كثيرًا لدرجة أنه لم يكن من الممكن حفظ المجلد بأكمله. وهذا يكفي لتوفير الطاقة لأكثر من 10000 أسرة.

وقد تطور وضع مماثل في ألمانيا ، حيث تم فقد 4٪ من كهرباء "الرياح" في عام 2015. في الصين ، تجاوز هذا الرقم بشكل عام 17٪.

لسوء الحظ ، لم يقل ممثلو "X" شيئًا عن التكلفة المحتملة للمشروع. قد يكون تخزين الطاقة بالملح والسائل المبرد ، إذا تم تنفيذه بشكل صحيح ، أقل تكلفة من بطاريات الليثيوم التقليدية. ومع ذلك ، فإن تكلفة بطاريات الليثيوم أيون آخذة في الانخفاض ، وتكلفة الطاقة "القذرة" هي نفسها تقريبًا. لذا ، إذا أراد المبادرون في مشروع مالطا التنافس مع الحلول التقليدية ، فإنهم بحاجة إلى تحقيق خفض كبير في تكلفة كيلو واط في نظامهم.

مهما كان الأمر ، فإن تنفيذ المشروع قاب قوسين أو أدنى ، لذلك سنكون قادرين قريبًا على معرفة جميع التفاصيل الضرورية. نشرت إذا كانت لديك أي أسئلة حول هذا الموضوع ، فاطلبها من المتخصصين وقراء مشروعنا.

تعد صناعة الطاقة الكهربائية واحدة من المجالات القليلة التي لا يوجد فيها تخزين واسع النطاق "للمنتجات" المنتجة. يعد التخزين الصناعي للطاقة وإنتاج أنواع مختلفة من أجهزة التخزين هو الخطوة التالية في صناعة الطاقة الكهربائية الكبيرة. الآن هذه المهمة حادة بشكل خاص - إلى جانب التطور السريع لمصادر الطاقة المتجددة. على الرغم من المزايا التي لا جدال فيها لـ RES ، لا تزال هناك مشكلة واحدة مهمة تحتاج إلى حل قبل الإدخال والاستخدام المكثف لمصادر الطاقة البديلة. على الرغم من أن طاقة الرياح والطاقة الشمسية صديقة للبيئة ، إلا أن توليدهما "متقطع" بطبيعته ، وتحتاج الطاقة إلى تخزينها لاستخدامها لاحقًا. بالنسبة للعديد من البلدان ، ستكون مهمة ملحة بشكل خاص هي الحصول على تقنيات لتخزين الطاقة الموسمية - بسبب التقلبات الكبيرة في استهلاكها. أعدت Ars Technica قائمة بأفضل تقنيات تخزين الطاقة ، وسنتحدث عن بعضها.

المراكم الهيدروليكية

أقدم وأعرق وأكثر التقنيات انتشارًا لتخزين الطاقة بكميات كبيرة. مبدأ تشغيل المجمع كما يلي: يوجد خزانان للمياه - أحدهما يقع فوق الآخر. عندما يكون الطلب على الكهرباء منخفضًا ، تُستخدم الطاقة لضخ المياه في الخزان العلوي. خلال ساعات الذروة من استهلاك الكهرباء ، يتم تصريف المياه إلى مولد الطاقة الكهرومائية المركب هناك ، وتحول المياه التوربينات وتوليد الكهرباء.

في المستقبل ، تخطط ألمانيا لاستخدام مناجم الفحم القديمة لإنشاء مراكم هيدروليكية ، ويعمل الباحثون الألمان على إنشاء مجالات خرسانية عملاقة للتوليد المائي الموضوعة في قاع المحيط. في روسيا ، توجد Zagorskaya GAES ، وتقع على نهر Kunya بالقرب من قرية Bogorodskoye في منطقة Sergiev Posad في منطقة موسكو. Zagorsk HPSP هو عنصر هام من عناصر البنية التحتية لنظام الطاقة بالمركز ، فهو يشارك في التنظيم التلقائي للتردد وتدفقات الطاقة ، فضلاً عن تغطية أحمال الذروة اليومية.

كما قال إيغور ريابين ، رئيس قسم جمعية "مجتمعات مستهلكي الطاقة" في مؤتمر "الطاقة الجديدة": إنترنت الطاقة ، الذي نظمه مركز الطاقة التابع لكلية سكولكوفو للأعمال ، القدرة المركبة لجميع المجمعات المائية في العالم حوالي 140 جيجاواط ، من مزايا هذه التقنية التي تشمل عددًا كبيرًا من الدورات وعمر خدمة طويل ، تبلغ الكفاءة حوالي 75-85٪. ومع ذلك ، فإن تركيب المراكم الهيدروليكية يتطلب ظروف جغرافية خاصة وهو مكلف.

تخزين طاقة الهواء المضغوط

تشبه طريقة تخزين الطاقة هذه من حيث المبدأ الهدرجة - ولكن بدلاً من الماء ، يتم ضخ الهواء في الخزانات. بمساعدة محرك (كهربائي أو غير ذلك) ، يتم ضخ الهواء في المجمع. للحصول على الطاقة ، يتم إطلاق الهواء المضغوط ويدور التوربينات.

عيب هذا النوع من التخزين هو الكفاءة المنخفضة نظرًا لحقيقة أن جزءًا من الطاقة أثناء ضغط الغاز يتم تحويله إلى شكل حراري. الكفاءة لا تزيد عن 55 ٪ ، للاستخدام الرشيد ، يتطلب التخزين الكثير من الكهرباء الرخيصة ، لذلك في الوقت الحالي يتم استخدام التكنولوجيا بشكل أساسي للأغراض التجريبية ، لا يتجاوز إجمالي السعة المركبة في العالم 400 ميغاواط.

الملح المصهور لتخزين الطاقة الشمسية

يحتفظ الملح المصهور بالحرارة لفترة طويلة ، لذلك يتم وضعه في محطات الطاقة الشمسية الحرارية ، حيث تقوم مئات من مرايا الشمس (المرايا الكبيرة المركزة في الشمس) بتجميع حرارة ضوء الشمس وتسخين السائل بداخلها - على شكل ملح مصهور. ثم يتم إرساله إلى الخزان ، ثم بواسطة مولد بخار يقوم بتشغيل التوربين ، بحيث يتم توليد الكهرباء. تتمثل إحدى المزايا في أن الملح المصهور يعمل عند درجة حرارة عالية - أكثر من 500 درجة مئوية ، مما يساهم في التشغيل الفعال للتوربينات البخارية.

تساعد هذه التقنية في إطالة ساعات العمل ، أو على تدفئة المباني وتوفير الكهرباء في المساء.

يتم استخدام تقنيات مماثلة في مجمع محمد بن راشد آل مكتوم للطاقة الشمسية ، أكبر شبكة لمحطات الطاقة الشمسية في العالم ، متحدة في مساحة واحدة في دبي.

أنظمة الأكسدة والاختزال التدفق

بطاريات التدفق عبارة عن حاوية ضخمة من الإلكتروليت الذي يمر عبر غشاء ويولد شحنة كهربائية. يمكن أن يكون المنحل بالكهرباء من الفاناديوم ، وكذلك محاليل الزنك أو الكلور أو الماء المالح. إنها موثوقة وسهلة التشغيل ولها عمر خدمة طويل.

في حين أنه لا توجد مشاريع تجارية ، فإن إجمالي القدرة المركبة هو 320 ميجاوات ، وذلك بشكل أساسي في إطار المشاريع البحثية. الميزة الرئيسية حتى الآن هي تقنية البطاريات الوحيدة التي تنتج طاقة على المدى الطويل - أكثر من 4 ساعات. من بين العيوب ضخامتها ونقص تكنولوجيا إعادة التدوير ، وهي مشكلة شائعة لجميع البطاريات.

تخطط محطة الطاقة الألمانية EWE لبناء أكبر بطارية تدفق 700 ميجاوات في العالم في ألمانيا في الكهوف حيث كان يتم تخزين الغاز الطبيعي ، وفقًا لـ Clean Technica.

البطاريات التقليدية

هذه البطاريات مماثلة لتلك المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف الذكية ، فقط الحجم الصناعي. توفر Tesla مثل هذه البطاريات لمحطات الرياح والطاقة الشمسية ، بينما تستخدم Daimler بطاريات السيارات القديمة لهذا الغرض.

الخزائن الحرارية

يحتاج المنزل الحديث إلى التبريد - خاصة في المناطق ذات المناخ الحار. تسمح المخازن الحرارية بتجميد المياه المخزنة في الخزانات أثناء الليل ، وخلال النهار يذوب الجليد ويبرد المنزل ، دون استخدام مكيفات الهواء الباهظة الثمن وتكاليف الطاقة غير الضرورية.

طورت شركة Ice Energy في كاليفورنيا العديد من هذه المشاريع. فكرتهم هي أن الجليد ينتج فقط أثناء أحمال الطاقة خارج أوقات الذروة ، وبعد ذلك ، بدلاً من استخدام كهرباء إضافية ، يتم استخدام الثلج لتبريد المبنى.

تتعاون Ice Energy مع الشركات الأسترالية التي تتطلع إلى جلب تكنولوجيا بطاريات الجليد إلى السوق. في أستراليا ، بسبب الشمس النشطة ، تم تطوير استخدام الألواح الشمسية. سيؤدي الجمع بين الشمس والجليد إلى زيادة كفاءة الطاقة الكلية واستدامة المنازل.

دولاب الموازنة

الحذافة الفائقة هي محرك بالقصور الذاتي. يمكن تحويل الطاقة الحركية المخزنة فيه إلى كهرباء باستخدام دينامو. عندما تكون هناك حاجة للكهرباء ، يولد التصميم طاقة كهربائية عن طريق إبطاء دولاب الموازنة.