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世界快資訊:液流電池有望“彎道超車”?新技術(shù)使其尺寸銳減75% 成本更低

2023-01-16 17:23:52    來源:騰訊網(wǎng)


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財(cái)聯(lián)社上海1月15日訊(編輯 黃君芝)一直以來,清潔能源都是解決氣候變化的主要方案。然而,太陽能和風(fēng)能在為一個(gè)電網(wǎng)提供足夠的能量方面并不穩(wěn)定。鋰離子電池雖然可以儲(chǔ)存能量,但資源有限。

液流電池也是其中一種解決方案。目前常見的液流電池主要使用兩種化學(xué)液體,讓它們?cè)陔x子交換膜上交換從而產(chǎn)生電流。但現(xiàn)有的技術(shù)成本超過200美元/千瓦時(shí),對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來說過于昂貴。

近期,美國(guó)佐治亞理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種更緊湊的液流電池配置,將電池的尺寸減小了75%,并相應(yīng)地降低了整個(gè)液流電池的成本。這項(xiàng)工作可能會(huì)徹底改變從大型商業(yè)建筑到住宅的供電方式。

據(jù)了解,傳統(tǒng)的液流電池需要笨重的流量分配器和墊圈,這會(huì)增加尺寸和成本。為了減少占地面積和成本,佐治亞理工學(xué)院的研究人員這次專注于提高流體電池的體積功率密度(W/L-of-cell)。

具體而言,他們轉(zhuǎn)向了化學(xué)分離中常用的一種結(jié)構(gòu),即亞毫米的束狀微管(SBMT)膜,它是由一種被稱為中空纖維的纖維狀過濾膜制成。這種創(chuàng)新具有節(jié)省空間的設(shè)計(jì),可以減輕離子通過的膜的壓力,而不需要額外的支撐基礎(chǔ)設(shè)施。

研究人員說:“我們對(duì)電池隔膜幾何形狀對(duì)液流電池性能的影響很感興趣。我們意識(shí)到中空纖維在分離膜上的優(yōu)勢(shì),并開始在電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)這些優(yōu)勢(shì)。”

應(yīng)用這一概念,研究人員開發(fā)了這種SBMT,可將膜到膜的距離縮短近100倍。設(shè)計(jì)中的微管膜同時(shí)作為電解質(zhì)分配器,不需要大型支撐材料。捆綁的微管使電極和膜之間的距離更短,從而增加了體積功率密度。這種捆綁設(shè)計(jì)是最大化液流電池潛力的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)。

為了驗(yàn)證新電池配置,研究人員使用了四種不同的化學(xué)物質(zhì):釩、溴化鋅、溴化醌和碘化鋅。他們發(fā)現(xiàn),碘化鋅是能量密度最高的選擇,因此對(duì)住宅單元最有效。與鋰相比,碘化鋅具有許多優(yōu)勢(shì):它的供應(yīng)鏈問題較少,還可以轉(zhuǎn)化為氧化鋅并溶于酸,使其更容易回收。

測(cè)試表明使用碘化鋅,電池可以運(yùn)行超過220小時(shí),或在非高峰條件下循環(huán)2500次。他們的研究成果已于近期發(fā)表在了《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》。

此外,研究人員已經(jīng)在致力于商業(yè)化,專注于開發(fā)具有釩等不同化學(xué)成分的電池,并擴(kuò)大其尺寸。他們指出,SBMT電池也可以應(yīng)用于不同的能量存儲(chǔ)系統(tǒng),如電解質(zhì)和燃料電池。這項(xiàng)技術(shù)甚至可以在各種應(yīng)用中使用先進(jìn)的材料和不同的化學(xué)成分來加強(qiáng)。

關(guān)鍵詞: 液流電池有望彎道超車新技術(shù)使其尺寸銳減75% 成本更低

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