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    雙膜法為長時儲能鋪平道路

    放大字體  縮小字體 發布日期:2022-07-01
     

    倫敦帝國理工學院的研究人員表示,雙膜電池設計的一個新方法或能為低成本,長時儲能提供關鍵。

    帝國理工學院(Imperial College London)的研究人員使用新材料來制造一種低成本的氧化還原液流電池。

    研究人員采用了一種新方法,通過雙膜裝置研發了可再生資源的長時儲能電池,這種電池使用的是比以前設計的設備成本更低的材料。

    帝國理工大學(Imperial College London)的工程師團隊研發了一種聚硫化物-空氣氧化還原液流電池(PSA RFB),旨在解決儲能設備規模擴大的問題,該設備旨在支持太陽能等可再生能源的儲能。

    儲存這種類型的能量有特殊的需求,因為收集它并在以后資源不可用的時候再利用它的特性是可變的。當太陽不亮的時候。

    為此,科學家研究了氧化還原液流電池,在電池充放電循環過程中,將能源儲存在兩端的液體電解液中。在這些電池中,儲能多少取決于電解液的體積;理論上來講,這樣可以很容易地擴大電池的規模。

    然而,通常用于氧化還原液流電池的電解液材料是釩,釩不僅價格昂貴,而且來自中國或俄羅斯,兩個國家與西方存在艱難的政治和貿易關系,特別是現在還有俄烏戰爭。

    材料的重要性

    為了解決這個問題,研究人員一直在尋找成本更低且更易獲得的材料用于氧化還原液流電池的電解液。由Nigel Brandon教授與Anthony Kucernak教授帶領的帝國理工團隊研發的方法是使用液體作為一種電解液,氣體作為另一種。這種情況下的材料是多硫化物,或溶解在堿性溶液中的硫和空氣。

    研究人員表示,雖然這解決了釩的問題,但確實帶來了性能問題,因為聚硫化物-空氣氧化還原液流電池的性能到目前為止是有限的。他們還表示,這是因為在這些設備中使用的膜沒有能夠在阻止多硫化物進入電池的另一部分的同時發生必要的化學反應。

    研究人員指出,當發生上述情況時,電池一側的材料會失效,從而減少反應的發生,還可以阻礙另一側催化劑的活性。

    解決問題

    為了解決這一問題,研究人采用了雙膜方法,以分離聚硫化物與空氣,并在其中間放入氫氧化鈉溶劑。

    研究人員表示,這不僅改變了性能損失的問題,而且所有用于設計的材料都相對廉價且易于獲得,同時也解決了釩造成的之前的問題。

    研究人員表示,這種電池在試驗中的表現也比迄今為止從聚硫空氣氧化還原液流電池中獲得的最佳結果還要好。新設計能夠提供更大的功率,可達5.8mw/cm²,研究人員在《Nature Communications》雜志中刊登了工作論文。

    然而,在成本效益方面,研究人員表示,電池顯示出不同結果。電池的能源成本,例如,儲存材料的價格與存儲能源多少之間的關系為$2.5/kWh,這與目前開發的其他氧化還原液流電池相比是合理的。

    然而,與電池中的膜和催化劑的價格相比,電力成本或充放電速率的實現約為每千瓦1600美元。這一成本高于大規模儲能的可行性,因此與理想相差甚遠。然而,Brandon表示,研究團隊認為可以進行改進以降低成本。

    他在一份新聞聲明中說:“為了使這種方法在大規模存儲中具有成本效益,需要對性能進行相對適度的改進,這可以通過改變催化劑以增加其活性或進一步改進所使用的膜來實現。”

    研究人員對該項目成立了一家公司RFC Power Ltd.,將設計商業化,作為其開發長時儲能目標的一部分。膜方法為長時儲能鋪平了道路。

     

    中國化學與物理電源行業協會 楊柳翻譯

    2022.6.30

     
    關于我們:中國化學與物理電源行業協會(China Industrial Association of Power Sources,縮寫:CIAPS) 是由電池行業企(事)業單位自愿組成的全國性、行業性、非營利性的社會組織。協會成立于1989年12月,現有530多家會員單位,下設堿性蓄電池與新型化學電源分會、酸性蓄電池分會、鋰電池分會、太陽能光伏分會、干電池工作委員會、電源配件分會、移動電源分會、儲能應用分會、動力電池應用分會和電池隔膜分會等十個分支機構。
    本會專業范圍包括:鉛酸蓄電池、鎘鎳蓄電池、氫鎳蓄電池、鋅錳堿錳電池、鋰一次電池、鋰離子電池、太陽電池、燃料電池、鋅銀電池、熱電池、超級電容器、溫差發電器及其他各種新型電池、電池系統解決方案,以及各類電池用原材料、零配件、生產設備、測試儀器和電池管理系統等。

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