美科學家研發(fā)新型熔鹽電池 有望更低溫且廉價地實現(xiàn)電網(wǎng)級儲能

時間:2021-07-23 10:44來源:財聯(lián)社 作者:黃君芝
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       隨著風能和太陽能等可再生能源的不斷崛起,需要有創(chuàng)造性的解決方案來存儲從自然界中間歇性的能源。一種潛在的解決方案被稱為熔鹽電池,它提供了鋰電池所沒有的優(yōu)點,但也有一些需要解決的問題。
 
       美國國家核安全局下屬的桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)的科學家們提出了一種新的設計,可以解決這些缺點,并展示了一種全新的熔鹽電池,與目前可用的版本相比,這儲能種電池可以更便宜地建造,同時存儲更多的能量。
 
       以廉價和高效的方式儲存大量能源,是用可再生能源為整個城市供電的關鍵,盡管它有許多優(yōu)勢,但這正是昂貴的鋰電池技術所欠缺的。熔鹽電池是一種更具成本效益的解決方案,它使用在高溫的幫助下保持熔融狀態(tài)的電極。
 
       “我們一直在努力將熔融鈉電池的工作溫度降到盡可能低的物理溫度,”該項目的首席研究員Leo Small說,“在降低電池溫度的同時,還可以整體降低成本。你可以用便宜些的材料。電池需要更少的絕緣,連接所有電池的線路可以更薄。”
 
       在商業(yè)上,這種電池被稱為鈉硫電池,世界上已經(jīng)開發(fā)了一些這種電池,但通常在520到660°F(270到350°C)的溫度下工作。而桑迪亞團隊的目標要低得多,盡管這樣做需要重新思考,因為在高溫下工作的化學物質(zhì)并不適合在較低的溫度下工作。
 
       據(jù)了解,科學家們的新設計由液態(tài)金屬鈉和一種新型液體混合物組成,這種液體混合物由碘化鈉和氯化鎵組成,科學家們稱之為陰極電解質(zhì)。當電池釋放能量時,化學反應發(fā)生,產(chǎn)生鈉離子和電子通過高選擇性的分離材料,并在另一邊產(chǎn)生熔融碘鹽。
 
       這款鈉硫電池可以在110°C的溫度下工作,經(jīng)過8個月的實驗室測試,充放電次數(shù)超過400次,證明了它的價值。此外,它的電壓為3.6伏特,科學家說這比市面上的熔鹽電池高40%,因此具有更高的能量密度。
 
       研究作者Martha Gross說:“由于我們在這篇論文中所報道的新型陰極電解質(zhì),我們對能夠?qū)⒍嗌倌芰孔⑷脒@個系統(tǒng)感到非常興奮。熔融鈉電池已經(jīng)存在了幾十年,它們遍布全球,但從來沒有人談論過它們。所以,能夠降低溫度,并帶回一些數(shù)據(jù),并說,‘這是一個真正可行的系統(tǒng)’是非常棒的。”
 
       科學家們現(xiàn)在正將注意力轉(zhuǎn)向降低電池的成本,這可以通過取代比食鹽貴100倍左右的氯化鎵來實現(xiàn)。他們說,這項技術距離商業(yè)化還有5到10年的時間,但對他們有利的是電池的安全性,因為它不會產(chǎn)生火災風險。
 
       “這是低溫熔融鈉電池長期穩(wěn)定循環(huán)的首次演示,”研究作者Erik Spoerke說:“我們的神奇之處在于,我們已經(jīng)確定了鹽化學和電化學,這使我們能夠在230°F下有效地工作。這種低溫碘化鈉結構是對熔融鈉電池的一種改造。”
 
(責任編輯:子蕊)
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