降低可再生能源成本：MIT開發(fā)“會呼吸空氣”的液流電池

時間:2017-10-12 17:13來源:cnBeta 作者:綜合報道
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　　盡管以風(fēng)能和太陽能為代表的“可再生能源”備受推崇，但是它們的穩(wěn)定性卻一直是個難題。比如風(fēng)總是一陣一陣的來，一天之中的太陽光也并不總是那么充足。為了克服這個時斷時續(xù)的問題，人們想到了儲能和逆放電系統(tǒng)。目前普遍采用的是基于鋰離子電池的方案，但它的缺點也很明顯 —— 成本高昂。好消息是，麻省理工學(xué)院的研究人員們，已經(jīng)開發(fā)出了一款可以“呼吸空氣”、長期貯存能量的液流電池；且在同等能量密度下，其造價只有鋰離子電池的 1/5 。
 
　　這款可充電液流電池的特點，是采用了液體的‘陰極電解液’和‘陽極液’作為電池的兩極，通過離子的來回運動來儲存或釋放能量。
 
　　本例中，MIT 研究人員選擇了溶解在水中的硫作為陽極液，以及尋找到了一種同樣豐富的物質(zhì)（含氧液體鹽溶液）為陰極電解液。論文合著者 Yet-Ming Chiang 表示：
 
　　在使用硫作為負極的同時，我們想要找到一種成本足夠低廉的陽極材料。通過一次偶然的實驗，我們發(fā)現(xiàn)氧氣（甚至空氣）都非常合適，即便這需要添加‘在硫和空氣電極間來回移動電荷載體’的另一組件。
 
　　該空氣液流電池的特點是，當(dāng)電池放電的時候，會吸入來自外界的空氣；而在充電的時候，它又可以排出空氣：
 
　　在吸入過程中，電池會在陰極電解液中產(chǎn)生帶負電荷的氫氧根離子；
 
　　呼出氧氣的時候，陽極液里則會產(chǎn)生帶正電荷的氫離子。
 
　　Chiang 表示，其原理和人類的呼吸作用很像，通過在系統(tǒng)中獲取氧氣來平衡電荷。
 
 
研究團隊成員（由左至右）：Fikile Brushett、Kai Xiang、Liang Su、Zheng Li、Stephanie Eiler、Andres Badel、SamPan、Yet-Ming Chiang 。
 
　　實際上，“鋰-空”電池也運用了相同的機制，但硫、水、鹽材料的成本明顯低很多。對于大規(guī)模儲能的電網(wǎng)系統(tǒng)來說，成本的削減，才是讓可再生能源普及和長期運行的關(guān)鍵。
 
　　研究人員稱，在同等能量密度下，他們開發(fā)的這種液流電池，造價僅為鋰離子電池的 1/5 。若將該電池的升級版本投入商用，預(yù)計每千瓦時的儲能成本可控制在 20~30 美元之間。
 
　　相比之下，其它儲能系統(tǒng)的每千瓦時儲能成本，可能高達 100 美元。需要指出的是，當(dāng)前階段的液流空氣電池的原型只有咖啡杯大小，但他們有信心可將這種設(shè)計用于更大規(guī)模的系統(tǒng)中。
 
　　下一步，研究團隊計劃進一步提升該空氣液流電池的效率、性價比、以及工作壽命（當(dāng)前僅為 1500 小時）。有關(guān)這項研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《焦耳》（Joule）期刊上。
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