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廉價(jià)電池打通可再生能源瓶頸
2017-10-17 11:39:00
關(guān)鍵詞:電池 再生能源 鉛酸電池

廉價(jià)電池打通可再生能源瓶頸

研究測(cè)試新電池存儲(chǔ)單元。圖片來源:《焦耳》


  為了減少可再生能源在電網(wǎng)的存儲(chǔ)成本,同時(shí)捕獲更多能源,美國麻省理工學(xué)院科學(xué)家開發(fā)了一種由硫磺、空氣、水和鹽組成的新電池,成本僅為目前市場(chǎng)上電池的1/100,并且儲(chǔ)能是鉛酸電池的兩倍。相關(guān)成果近日刊登于《焦耳》。

  “為了讓可再生能源成為能源的主要部分,我們需要匹配的技術(shù)。”該論文資深作者、麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系的Yet-Ming Chiang說,“這項(xiàng)工作有助于我們朝正確的方向前進(jìn),但我們需要迅速推進(jìn),因?yàn)闆]有太多時(shí)間了 。”

  目前,對(duì)可再生能源的一個(gè)批評(píng)是它的可變性。而且,能源儲(chǔ)存與可再生能源發(fā)電的耦合還處于初級(jí)階段,太陽能和風(fēng)能發(fā)電總量中,只有很小的一部分被儲(chǔ)存,其中存儲(chǔ)成本是最大的障礙之一。目前,電池材料的化學(xué)成本為10 ~100美元/千瓦時(shí)。

  Chiang研究組致力于研究如何創(chuàng)建廉價(jià)存儲(chǔ)單元,主要基于正負(fù)極和電解質(zhì)廉價(jià)材料。研究人員對(duì)硫作為一種輕型和廉價(jià)的蓄電池核心部件的潛力特別感興趣——這是一種豐富的非金屬,是天然氣使用的產(chǎn)物。所有的電池都是由正極、負(fù)極和電解質(zhì)構(gòu)成的,研究小組想要探索硫如何充當(dāng)負(fù)極,而把水作為電解質(zhì)。

  對(duì)于電池的正極,研究人員通過一個(gè)偶然的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),氧氣可能作為電池的正極,因此他們選擇空氣作為新電池的正極。此外,Chiang提到,“我們還需要添加另一個(gè)組件,即一個(gè)電荷載體在硫和空氣電極間來回移動(dòng),結(jié)果我們選擇了鈉。”最終,這種電池的總化學(xué)成本約為1美元/千瓦時(shí)。

  科學(xué)家設(shè)計(jì)了一個(gè)流電池架構(gòu),通過一個(gè)泵和管子的設(shè)置,電荷會(huì)在電池組件間流過,產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),幫助捕獲電子。這種方法的一個(gè)復(fù)雜之處是,可以儲(chǔ)存的電荷量取決于正負(fù)極的液體量。這意味著電池需要占用比傳統(tǒng)電池更多的空間,但是材料的低成本抵消了這一缺陷。

稿件來源: 中國科學(xué)報(bào)
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