美國科學家開發廉價電池 破解可再生能源儲存難題

時間:2017-10-16 16:20來源:科學網 作者:張章
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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的存儲成本，同時捕獲更多能源，美國麻省理工學院科學家開發了一種由硫磺、空氣、水和鹽組成的新電池，這比目前市場上的電池便宜近100倍，并且儲能是鉛酸電池的兩倍。相關成果近日刊登于《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。”該論文資深作者、麻省理工學院材料科學與工程系的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電的耦合還處于初級階段，太陽能和風能發電總量中，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，電池材料的化學成本為10 ~100美元/千瓦時。
 
　　Chiang研究組致力于研究如何創建廉價存儲單元，主要基于正負極和電解質廉價材料。研究人員對硫作為一種輕型和廉價的蓄電池的核心部件的潛力特別感興趣——這是一種豐富的非金屬，是天然氣使用的產物。所有的電池都是由正極、負極和電解質構成的，而研究小組想要探索硫如何充當負極，而水作電解質。
 
　　而對于電池的正極，研究人員通過一個偶然的實驗室發現，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，結果我們選擇了鈉。”最終，這種電池的總化學成本約為1美元/千瓦時。
 
　　科學家設計了一個流電池架構，通過一個泵和管子的設置，電荷會在電池組件間流過，產生化學反應，幫助捕獲電子。這種方法的一個復雜之處是，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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