廉價電池打通可再生能源瓶頸
研究測試新電池存儲單元。圖片來源：《焦耳》
為了減少可再生能源在電網(wǎng)的存儲成本，同時捕獲更多能源，美國麻省理工學(xué)院科學(xué)家開發(fā)了一種由硫磺、空氣、水和鹽組成的新電池，成本僅為目前市場上電池的1/100，并且儲能是鉛酸電池的兩倍。相關(guān)成果近日刊登于《焦耳》。
“為了讓可再生能源成為能源的主要部分，我們需要匹配的技術(shù)。”該論文資深作者、麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系的Yet-Ming Chiang說，“這項工作有助于我們朝正確的方向前進，但我們需要迅速推進，因為沒有太多時間了 。”
目前，對可再生能源的一個批評是它的可變性。而且，能源儲存與可再生能源發(fā)電的耦合還處于初級階段，太陽能和風(fēng)能發(fā)電總量中，只有很小的一部分被儲存，其中存儲成本是最大的障礙之一。目前，電池材料的化學(xué)成本為10 ~100美元/千瓦時。
Chiang研究組致力于研究如何創(chuàng)建廉價存儲單元，主要基于正負極和電解質(zhì)廉價材料。研究人員對硫作為一種輕型和廉價的蓄電池核心部件的潛力特別感興趣——這是一種豐富的非金屬，是天然氣使用的產(chǎn)物。所有的電池都是由正極、負極和電解質(zhì)構(gòu)成的，研究小組想要探索硫如何充當(dāng)負極，而把水作為電解質(zhì)。
對于電池的正極，研究人員通過一個偶然的實驗發(fā)現(xiàn)，氧氣可能作為電池的正極，因此他們選擇空氣作為新電池的正極。此外，Chiang提到，“我們還需要添加另一個組件，即一個電荷載體在硫和空氣電極間來回移動，結(jié)果我們選擇了鈉。”最終，這種電池的總化學(xué)成本約為1美元/千瓦時。
科學(xué)家設(shè)計了一個流電池架構(gòu)，通過一個泵和管子的設(shè)置，電荷會在電池組件間流過，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，幫助捕獲電子。這種方法的一個復(fù)雜之處是，可以儲存的電荷量取決于正負極的液體量。這意味著電池需要占用比傳統(tǒng)電池更多的空間，但是材料的低成本抵消了這一缺陷。
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