作者:张章 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/10/16 16:18:09
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廉价电池破解可再生能源储存难题

研究测试新电池存储单元。图片来源:《焦耳》

为了减少可再生能源在电网的存储成本,同时捕获更多能源,美国麻省理工学院科学家开发了一种由硫磺、空气、水和盐组成的新电池,这比目前市场上的电池便宜近100倍,并且储能是铅酸电池的两倍。相关成果近日刊登于《焦耳》。

“为了让可再生能源成为能源的主要部分,我们需要匹配的技术。”该论文资深作者、麻省理工学院材料科学与工程系的Yet-Ming Chiang说。“这项工作有助于我们朝正确的方向前进,但我们需要迅速推进,因为没有太多时间了 。”

目前,对可再生能源的一个批评是它的可变性。而且,能源储存与可再生能源发电的耦合还处于初级阶段,太阳能和风能发电总量中,只有很小的一部分被储存,其中存储成本是最大的障碍之一。目前,电池材料的化学成本为10 ~100美元/千瓦时。

Chiang研究组致力于研究如何创建廉价存储单元,主要基于正负极和电解质廉价材料。研究人员对硫作为一种轻型和廉价的蓄电池的核心部件的潜力特别感兴趣——这是一种丰富的非金属,是天然气使用的产物。所有的电池都是由正极、负极和电解质构成的,而研究小组想要探索硫如何充当负极,而水作电解质。

而对于电池的正极,研究人员通过一个偶然的实验室发现,氧气可能作为电池的正极,因此,他们选择空气作为新电池的正极。此外,Chiang提到,“我们还需要添加另一个组件,即一个电荷载体在硫和空气电极间来回移动,结果我们选择了钠。”最终,这种电池的总化学成本约为1美元/千瓦时。

科学家设计了一个流电池架构,通过一个泵和管子的设置,电荷会在电池组件间流过,产生化学反应,帮助捕获电子。这种方法的一个复杂之处是,可以储存的电荷量取决于正负极的液体量。这意味着电池需要占用比传统电池更多的空间,但是材料的低成本抵消了这一缺陷。(张章)

 
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