高性能液流电池为电网级可再生能源存储提供了可能

 tianxiadiyi   2019-07-29 16:08   80 人阅读  0 条评论
高性能液流电池为电网级可再生能源存储提供了可能

图片来源: 365bet体育在线

由科罗拉多大学博尔德分校的研究人员开发的低成本,高性能电池化学有朝一日可以为风能和太阳能提供可扩展的电网级存储,这可以帮助电力公司减少对化石燃料的依赖。 今天在Joule杂志上描述的这项新创新概述了两种水性液流电池,也称为氧化还原液流电池,它使用铬和有机粘合剂来实现卓越的电压和高效率。这些组件性质丰富,为未来具有成本效益的制造提供了希望。 “我们很高兴能够报告一些性能最高的电池化学成分,超出之前的限制,”该研究的资深作者,CU博尔德化学系的助理教授Michael Marshak说。“这些材料成本低廉,无毒且容易获得。” 可再生能源在美国电力生产中占有越来越大的份额,但目前缺乏大规模的储存收获能源的解决方案,并且在太阳不发光且风不吹的时期重新部署以满足需求。 “白天能源网的供需不匹配,”Marshak说,他也是可再生能源和可持续能源研究所(RASEI)的研究员。“太阳可能在早上满足电网的需求,但需求趋于在下午晚些时候达到峰值,并在太阳落山后持续到晚上。现在,公用事业公司必须通过快速加速他们的煤和天然来填补这个空白。天然气生产,就像​​你从零到六十的汽车。“ Marshak说,虽然锂离子电池可以为小规模应用提供电力,但是你需要数百万只电池来备份一小部分化石燃料发电厂一小时。但是,虽然锂离子化学是有效的,但它不适合满足整个风力涡轮机领域或太阳能电池板阵列的容量。 “锂离子电池的基本问题是它们不能很好地扩展,”Marshak说。“你添加的固体材料越多,你添加的阻力越大,然后所有其他组件需要同时增加。所以从本质上讲,如果你想要两倍的能量,你需要制造两倍的电池,而这只是没有成本 - 当你谈论这么多兆瓦时的时候会有效。“ 液流电池已被确定为更有前景的途径。含水电池将其活性成分保持在大型罐中以液体形式分离,允许系统以管理方式分配能量,类似于当您踩下踏板时储气罐向汽车发动机提供稳定燃料燃烧的方式。 虽然有一些液流电池一直运行数十年的例子(例如在日本),但由于其笨重的尺寸,高昂的运营成本和相对较低的电压,他们在商业和市政运营中一直难以获得广泛的立足点。 Marshak表示,“尺寸对于网格规模的系统来说不是一个问题,因为它只会附着在一个已经很大的结构上。” “重要的是成本,这就是我们想要改进的地方。” 研究人员回到了基础,重新审视了多年前研究过的流动电池化学成分,但却被放弃了。关键是结合有机粘合剂或螯合物与铬离子,以稳定有效的电解质。 “有些人以前采用过这种方法,但对结合剂没有给予足够的重视,”新研究的第一作者,化学与生物工程系(CHBE)的博士生Brian Robb说。“你需要为金属离子定制螯合物,我们做了很多工作,找到了能够紧密绑定它们的正确方法。” Marshak,Robb和共同作者Jason Farrell定制的螯合物称为PDTA,在铬电子周围形成“屏蔽”,防止水阻碍反应物,并允许其中一个电池单元分散2.13伏 - 几乎是操作平均值的两倍。流动电池。 PDTA是EDTA的衍生物,EDTA是一种已经用于某些洗手液,食品防腐剂和市政水处理剂的药剂,因为它具有细菌阻滞特性。EDTA被认为是无毒的。该化学物质也使用良性形式的铬,与不锈钢手术器械中使用的相同类型。 “我们让它在相对中性的pH值为9的情况下工作,不同于使用高腐蚀性酸的其他电池,这种电池难以处理并且难以处理,”Robb说。“这更像是洗衣粉。” Marshak补充说:“如果你愿意的话,明天你可以订购15吨这些材料,因为现有的工厂已经在生产这些材料。” Marshak和Robb在CU Boulder Venture Partners的协助下就该创新申请了专利。他们计划继续优化他们的系统,包括在实验室中进行扩展,以便将电池循环更长时间。 “我们已经从根本上解决了这个问题,”马沙克说。“现在我们可以尝试很多东西来继续推动性能极限。” 。由365bet体育在线编辑报道
本文地址:https://www.wglong.com/post/125.html
版权声明:本文为原创文章,版权归 tianxiadiyi 所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!

评论已关闭!