美国研发氧化还原液流电池 提高使用率

来源:盖世汽车时间:2020-05-17 09:37作者:余秋云编辑:张宇

  据外媒报道,美国南加州大学(USC)的科学家们研发了一种新电池,可以解决限制可再生能源得到广泛应用的电力存储问题。该项技术基于已知设计得到发展,能够将电力存储在溶液中,对电子进行分类,并在需要时释放电能,名为氧化还原液流电池(redox flow batteries)。虽然此种电池存在已有一段时间,但是南加州大学的研究人员们利用低成本的现成材料打造了一款更好的氧化还原液流电池。

  (图片来源:南加州大学)

  南加州大学洛克碳氢化合物研究所(Loker Hydrocarbon Research Institute)联合主任、化学教授兼该研究的主要作者Sri Narayan表示:“我们展示了一款廉价、长寿命、安全且环保的液流电池,对于大规模存储太阳能和风能的系统而言,非常具有吸引力。”

  对于可再生能源而言,能源存储是一个很大的障碍,因为当风力涡轮机旋转或阳光照射到太阳能电池板时,并不会总是同时产生电力需求。寻找可行的储能解决方案也面临着多重挑战,因此南加州大学的科学家们正试图解决该问题。

  科学家们专注于氧化还原液流电池的原因在于该技术已经成熟,而且目前已经应用于有限的应用中。该电池利用液体存储电化学能量,通过还原和氧化对电子进行分类和重组,并在需要时释放电子发电。

  南加州大学的科学家们主要的创新在于采用了不同的液体:一种硫酸铁溶液以及一种酸。硫酸铁是采矿业的废弃物,不仅供应充足且价格低廉。蒽醌二磺酸(AQDS)是一种有机材料,由于具备稳定性、溶解性以及储能潜力,已经在一些氧化还原液流电池中得到应用。

  虽然上述两种化学物各自都为人所熟知,但是这是科学家们首次将其结合,以证明其具备大规模储能的潜力。南加州大学实验室的测试证明,与竞品相比,此种电池具有很大的优势。

  例如,硫酸铁不仅价格低且供应丰富(十分美金就可以买到约2.2磅),而且大规模生产AQDS的成本约为1.6美元/磅。按照该价格,南加州大学科学家研发的该款电池的材料成本约为66美元/千瓦时;如果实现大规模生产,将比利用钒制成的氧化还原电池的成本便宜一半,而钒不仅更贵,还有毒。

  此外,南加州大学科学家们在测试中发现,与其他竞争性技术不同,铁- AQDS电池可以重复充电数百次,而且不会损失电力。储能系统具备耐久性对于实现大规模应用而言非常重要。

  而且,与锂离子电池相比,该技术的储能优势也更明显。由于消费电子产品和电动汽车都采用锂离子电池供电,而且此类产品普及率在提高,导致了锂的稀缺,因而也推高了锂离子电池的成本,因此更具经济效益且更便宜的储能选择就会更具吸引力。此外,锂离子电池的续航时间也不长,还需要充电。

  虽然可再生能源的使用率正在增长,但是由于储能方案的限制,导致使用率也受到了限制。目前仅存储20%的太阳能和风能就需要700千兆瓦时的电力,而1千兆瓦时的电力足够70万户家庭使用一小时。

  Said Narayan表示:“迄今为止,还没有经济上可行、环保且可持续使用25年的能源存储解决方案。锂离子电池寿命不长,而钒电池会使用昂贵且有毒的材料,大规模使用被限制。我们的系统就能够解决此类挑战,而且预计此类电池可用于住宅、商业和工业建筑,以存储可再生能源,为家庭、车辆、家用电器等供电。”

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