(圖片來源:南加州大學)
據(jù)外媒報道,美國南加州大學(USC)的科學家們研發(fā)了一種新
電池,可以解決限制可再生能源得到廣泛應用的電力存儲問題。該項技術基于已知設計得到發(fā)展,能夠?qū)㈦娏Υ鎯υ谌芤褐,對電子進行分類,并在需要時釋放電能,名為氧化還原液流
電池(redox flow batteries)。雖然此種電池存在已有一段時間,但是南加州大學的研究人員們利用低成本的現(xiàn)成材料打造了一款更好的氧化還原液流電池。
南加州大學洛克碳氫化合物研究所(Loker Hydrocarbon Research Institute)聯(lián)合主任、化學教授兼該研究的主要作者Sri Narayan表示:“我們展示了一款廉價、長壽命、安全且環(huán)保的液流電池,對于大規(guī)模存儲太陽能和風能的系統(tǒng)而言,非常具有吸引力。”
對于可再生能源而言,能源存儲是一個很大的障礙,因為當風力渦輪機旋轉或陽光照射到太陽能電池板時,并不會總是同時產(chǎn)生電力需求。尋找可行的儲能解決方案也面臨著多重挑戰(zhàn),因此南加州大學的科學家們正試圖解決該問題。
科學家們專注于氧化還原液流電池的原因在于該技術已經(jīng)成熟,而且目前已經(jīng)應用于有限的應用中。該電池利用液體存儲電化學能量,通過還原和氧化對電子進行分類和重組,并在需要時釋放電子發(fā)電。
南加州大學的科學家們主要的創(chuàng)新在于采用了不同的液體:一種硫酸鐵溶液以及一種酸。硫酸鐵是采礦業(yè)的廢棄物,不僅供應充足且價格低廉。蒽醌二磺酸(AQDS)是一種有機材料,由于具備穩(wěn)定性、溶解性以及儲能潛力,已經(jīng)在一些氧化還原液流電池中得到應用。
雖然上述兩種化學物各自都為人所熟知,但是這是科學家們首次將其結合,以證明其具備大規(guī)模儲能的潛力。南加州大學實驗室的測試證明,與競品相比,此種電池具有很大的優(yōu)勢。
例如,硫酸鐵不僅價格低且供應豐富(十分美金就可以買到約2.2磅),而且大規(guī)模生產(chǎn)AQDS的成本約為1.6美元/磅。按照該價格,南加州大學科學家研發(fā)的該款電池的材料成本約為66美元/千瓦時;如果實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),將比利用釩制成的氧化還原電池的成本便宜一半,而釩不僅更貴,還有毒。
此外,南加州大學科學家們在測試中發(fā)現(xiàn),與其他競爭性技術不同,鐵- AQDS電池可以重復充電數(shù)百次,而且不會損失電力。儲能系統(tǒng)具備耐久性對于實現(xiàn)大規(guī)模應用而言非常重要。
而且,與鋰離子電池相比,該技術的儲能優(yōu)勢也更明顯。由于消費電子產(chǎn)品和電動汽車都采用鋰離子電池供電,而且此類產(chǎn)品普及率在提高,導致了鋰的稀缺,因而也推高了鋰離子電池的成本,因此更具經(jīng)濟效益且更便宜的儲能選擇就會更具吸引力。此外,鋰離子電池的續(xù)航時間也不長,還需要充電。
雖然可再生能源的使用率正在增長,但是由于儲能方案的限制,導致使用率也受到了限制。目前僅存儲20%的太陽能和風能就需要700千兆瓦時的電力,而1千兆瓦時的電力足夠70萬戶家庭使用一小時。
Said Narayan表示:“迄今為止,還沒有經(jīng)濟上可行、環(huán)保且可持續(xù)使用25年的能源存儲解決方案。鋰離子電池壽命不長,而釩電池會使用昂貴且有毒的材料,大規(guī)模使用被限制。我們的系統(tǒng)就能夠解決此類挑戰(zhàn),而且預計此類電池可用于住宅、商業(yè)和工業(yè)建筑,以存儲可再生能源,為家庭、車輛、家用電器等供電。”
(責任編輯:子蕊)