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美科学家研发“冰淇淋状”液流电池 能源廉价存储新时代或开启

2021-12-03 财联社
语音播报预计7分钟

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,近期,一种被称为“液流电池”的设备吸引了许多科学家的注意,因为他们正在寻找更加廉价的、电网级规模的可再生能源存储解决方案,而“液流电池”刚巧显示出了颇有希望的前景。

不过,麻省理工学院(MIT)的一个团队认为,“液流电池”还有改进的空间,他们开发了一种类似于软冰激凌的新型电极材料,他们相信这种材料可以集成到“半固态”电池中,以更为廉价的方式储存可再生能源。

当谈及可再生能源的存储时,液流电池是一个特别诱人的提议,因为它们灵活,可扩展,而且比锂离子便宜得多。这些装置将能量储存在两个容器中的液体中,当液体离子通过一种将化学能转化为电能的特殊膜时,收集或释放能量。

由于系统的存储容量可以简单地通过增加储罐的大小,以及它们可以容纳的液体电解液的量来扩大,因此,液流电池可以提供一种以相对较低的成本存储大量可再生能源的方法。一般而言,它们可以一次储存数月的能量,以填补太阳能(000591,股吧)和风能提供的间歇性供应中不可避免的缺口。

不过,麻省理工学院的研究认为,液流电池仍有改进的空间。他们设计和制造了一种更经济的液流电池,它使用的化学物质比目前的候选材料价格更便宜。为了寻找一种更便宜的导体,该团队在实验室进行了广泛的实验,最终找到了一种粘稠的混合物配方,这种混合物的稠度类似于糖蜜,似乎能够提供理想的性能。

据了解,这种入选配方的质地类似于软冰淇淋,是由一种厚厚的黑色混合物组成的,其中含有分散的二氧化锰(MnO2)颗粒和炭黑中的导电添加剂。当混合物从储罐中泵向薄膜时,炭黑与导电锌溶液发生反应,能有效地将化学能转化为电能。

美科学家研发“冰淇淋状”液流电池 能源廉价存储新时代或开启

采用这种混合物的半固态液流电池与其他能量存储系统一起进行了测试,研究团队想看看它们在运行成本方面的比较情况。因为它使用的是一种类似浆液的混合物,而不是传统的液流电池所采用的水溶液,所以它需要更多的能量才能将液体从水箱泵到膜上。但即使考虑到这一点,科学家们表示,他们的新型半固态液流电池仍表现良好。

据悉,他们分别计算了8小时、24小时和72小时的运行成本,并发现对于任何超过一天的存储时间,该设计都优于钒氧化还原液流电池和锂离子电池。这项研究成果已于近日发表在了著名科学期刊《焦耳》杂志上。

美科学家研发“冰淇淋状”液流电池 能源廉价存储新时代或开启

该研究的作者Thaneer Malai Narayanan说,“我们进行了全面的、自下向上的分析,以了解电池的成分如何影响性能和成本,并考虑所有的权衡。我们证明,我们的系统可以比其他系统更便宜,而且可以扩大规模。”

科学家们指出,为了促进向可再生能源的大规模转变,将需要一种存储技术的拼凑。根据该团队的说法,不同的情况可能需要不同的解决方案,锂电池提供了一个8小时或更短时间的良好备份选择,但如果超过8小时就很昂贵,而氢电池在短期存储方面很昂贵,但在长时间存储方面却很划算。该团队计划继续开发这种新型电池系统,看看它在这个储能阵容中的位置。

(责任编辑:李佳佳)
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