新型可充电流体电池问世 有望实现更廉价有效的能量存储

2013-08-27 11:33 测控要闻   

导读目前,美国麻省理工学院研究员最新设计一种新型可充电流体电池,无需依赖于造价高昂的间隔膜来生成和存储电能,这种流体电池未来有望实现成本更低廉,更大规模的能量存储。  

作为目前最为成功的蓄电装置,已问世20多年的锂电池的用途非常广泛,目前已被成功应用于电动汽车、混合动力汽车甚至客机。然而,其最大缺陷是容易过热和燃烧。目前,美国麻省理工学院研究员最新设计一种新型可充电流体电池,无需依赖于造价高昂的间隔膜来生成和存储电能,这种流体电池未来有望实现成本更低廉,更大规模的能量存储。

电池是一种极其重要的技术,现代生活离开电池将无法想象。但很多工程师认为目前电池的性能不尽人意,其性能依然具有很大的提升空间。如果能以合理的价格生产出性能更好的电池,不仅能使内燃机成为多余,而且也能使人类广泛利用风能太阳能,引领人类进入零排放燃料时代。诚如此,确实将是一场绿色能源革命。然而,人类对这场革命的期待已经太久。期待时间越久,人们就越怀疑它是否会真正发生。

大多数电池——从最初用于发动汽车的笨拙铅酸蓄电池,到现在为电子书读写器、手表等提供动力的造型优美的小型锂电池——都必备三个部件:两个电极(阳极和阴极)和电解质(包括固态、液态和气态三种形态)。而开发新型电池的技巧,就是深入探究上述三个部件的材料,致力于优化电池性能和降低成本。普佩克手中的白色粉末就是此类新型材料中的一种。

流体电池原型每平方厘米产生的能量是其它间隔膜电池系统的3倍,其功率密度以数量级高于多数锂离子电池和其它商业和实验能量存储系统。该装置存储和释放能量依赖于叫做层流的现象,两种液体通过一个通道进行抽吸,两个电极之间的电化学反应来存储或者释放能量。在适当的情况下,这种溶液通过通道溪流涌出,两种液体进行了少许混合。该流体自然分离液体,无需使用成本较高的电池间隔膜。

电池中的反应物质包含液态溴溶液和氢燃料,研究小组选择溴是因为该化学物质相当便宜以及容易购买,美国每年可生产243000吨溴。除了溴的成本较低,氢和溴之间的化学反应对于存储能量具有很大的优势,但是基于氢和溴的燃料电池设计将出现以下情况:氢溴酸倾向于吞食电池的间隔膜,有效减缓能量存储反应,并减少电池寿命。

为了避免这些问题的出现,研究小组采取了一种简单的方法——将电池间隔膜取出。美国麻省理工学院机械工程副教授卡伦-布伊(CullenBuie)说:“这项技术对于电能存储具有很好的发展前景。”

卡伦和研究小组同事将这项最新研究报告发表在上周出版的《自然通讯》杂志上,研究小组成员马汀-巴桑特(MartinBazant)教授说:“我们最新研究的电池系统性能优于之前的电池设计,目前我们不必担心间隔膜的问题,这是能量存储技术的一个巨大突破。”

这项技术将潜在应用于太阳能风能存储,低成本能量存储将潜在推动全球广泛使用可再生能源,例如:太阳能风能

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