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新电池材料可以帮助风能和太阳能产业发展壮大
来自:元合沙巴体育投注
发布日期:2013年5月11日 打印本页 访问量:212 字体大小:T T

        液体能量:新型储能材料从图中所示的白色容器流入照片前景中类似燃料电池的装置中,在其中产生电能如果能把风电场在晚上,也就是没人用电的时候发的电存储起来,留到白天的用电高峰期使用的话,电力公司是非常乐意的。但是传统电池技术成本昂贵,只有存储几分钟的发电量——足以消除阵风带来的波动,才在经济上有意义。

       哈佛大学的研究者称,他们开发了一种能够经济实惠地存储风电场(或来自其他能源)几天发电量的新型电池。《自然》期刊介绍了的这种新电池基于一种叫做醌的 有机分子。这种分子可以在大黄之类的植物中找到,而且可以用原油廉价地合成。有一类电池叫做液流电池,特别适合用来储存大量的能量,而醌可以让这种电池中 的储能材料的成本降低三分之二。

       如果这种技术解决了风能和太阳能这类能源的间歇性问题,我们就可以更加依赖可再生能源了。这种电池也可以让电厂更高效地运行,从而减少电网中需要的电厂数量,就像混合动力汽车中利用电池提高燃油经济性一样。

       在液流电池中,能量以液体的形式储存在巨大的罐子中。这类电池已经存在几十年了,在日本等地被用于帮助管理电网。但它们很贵,有人估计每千瓦时储存容量的 成本大约要700美元。据美国能源部说,要让储存风电场几小时的发电量经济可行,电池每千瓦时的成本只能有100美元才行。

       储能材料只占液流电池总成本的一小部分。现在常用的材料,钒,每千瓦时的成本大约为80美元。但这也够高了,足以让整套系统成本100美元的目标化为泡 影。领导这项研究的哈佛大学材料和能源技术教授迈克尔·阿齐兹(Michael Aziz)说,醌可以把储能材料的成本削减到每千瓦时27美元。再加上降低系统其余部分成本的最新进展,他说,美国能源部的目标已经触手可及。

       哈佛团队的工作是研究者首次展示用有机分子代替通常使用的金属离子的高性能液流电池。醌类化合物易于改动,这或许可以让研究者得以改善其性能并进一步降低成本。“金属离子候选者已经被研究得相当透彻了,”阿齐兹说,“我们现在新引入了一组数量庞大的材料。”

       确认醌有潜力做储能材料后,哈佛的研究者使用高通量筛选技术从10000种变体中挑选,搜索那些具备电池所需各种合适性质的分子,例如合适的电压水平、承受充放电的能力,还有在水中的溶解性,因为它们是要保存在储液罐中的。

       迄今为止,研究人员只把醌用于电池的负极一侧。正极的一侧用的是溴,一种有腐蚀性的有毒物质。研究人员正在开发可以取代溴的新型醌类化合物。

       哈佛的研究者正在和创新公司Sustainable Innovations 合作开发马拉拖车大小的电池,这种电池可以用于储存来自商业建筑上的太阳能电池板的电能。

       哈佛的研究者还需要证明新材料的耐用性足以让其性能维持10到20年,这是电力公司希望电池所能坚持的时间,凯斯西储大学的工程和化学工程教授罗伯特·萨 维内尔说。萨维内尔没有参与哈佛的这项研究。他说,从耐用性的初步结果看,醌是很有希望的,他还说,新材料“毫无疑问”对于要存储风电场几天发电量的电池 来说是足够便宜的。他说这种材料“可能在相对较短的时间内实现商业化”——在几年内。

       研究者面临着其他开发廉价液流电池的创新公司的竞争,例如EnerVault和Sun Catalytix。Sun Catalytix正在研究一种无机分子,用来改善性能并降低成本,虽然该公司没有透露太多有关的信息。EnerVault则是用铁和铬作为储能材料,并 且正在研究降低整套系统成本的方法。

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