由钢铁工业废料制成的氧化还原液流电池 新闻资讯

admin 4月前 112

南加州大学的研究人员找到了一种方法,可以从钢铁行业的废品中制造出有效且具有竞争力的氧化还原液流电池。 对我们来说幸运的是,论文的结果已发布在公开期刊上,我们可以看看这组电池背后的技术。

随着电力利用率,电动汽车的普及以及可再生能源的使用不断增加,各地的工程师都在寻找理想的公用事业规模的电池。我们都听说过特斯拉在南澳大利亚州的100MW锂电池组。该系统取得了巨大的成功,并且已经获得了回报。但是,各地的工程师很快指出,在我们取得突破之前,从长远来看,锂电池并不是实用系统的正确选择。必须有一个更好的解决方案。

一个好的电池应该是什么样的?

网格规模存储是一个重要且难以解决的问题。如果我们没有电池,就无法摆脱化石燃料发电。没有电网存储,每次电涌都会使它淘汰,例如英国打开茶水壶

目前,发电厂全天上下运转以适应需求。即使我们没有可再生能源,但更好的电池将使我们能够更高效地运营较小的发电厂,以满足需求。您可以整天以最高效率运行一间工厂,而电池可以平衡负载。如果您在城市中减速和加速行驶,或者在高速公路上保持巡航速度,则这是汽车燃油经济性之间的差异。

理想的电池有一些要求。它必须以合理的速度收费。它还需要能够立即交付费用。最重要的是,电池必须便宜并且可以长时间使用。从字面上看,这是不可能的快速,良好,廉价的困境。工程师尝试了从熔盐到堆石的一切。例如,水力发电大坝不过是由水和重力制成的电池。特斯拉的大型电池由锂离子电池制成。

选择这样的系统的主要经济决策动力是能量存储的平均成本(LCOS)。这是系统整个生命周期内存储和传递的总能量的系统资本和运营成本的总和。该文件提到,美国能源部将LCOS的目标定为2.5美分/千瓦时。以200美元/千瓦时的安装成本计算,电池必须在其使用寿命内提供8000千瓦时的能量。正如作者所指出的那样,如果您考虑每天进行一次充放电循环,则意味着电池应该可以使用22年。我们知道锂电池无法应对这一挑战。

氧化还原液流电池

我们之前已经介绍了另一种电池,称为氧化还原液流电池。这种电池具有无限寿命,低运行成本的潜力,甚至可能对生态友好。

在该电池中,两种化学物质彼此隔开,并被膜隔开。根据将电极放置在化学药品中的方式,质子从一个大桶穿过膜到另一个大桶,从而在两者之间建立电位差。所使用的物质可以是相同的化学物质,不同的化学物质,甚至是两者的混合物。

当前最先进的氧化还原电池是基于钒的。日本最大的装机容量为60 MWh。但是,中国真正令人印象深刻的电力基础设施超级企业目前正在建造800兆瓦时的装机。但是,钒并不便宜,而且这种材料有毒。

这些化学品可以是两种单独的化学品,也可以是同一化学品,也可以是任意混合物。这会影响电池的效率以及回收/刷新操作期间使用的化学药品的难度。

铁电池

铁在电池中还有另一种出色的作用。它只是在等待能够使其大规模运行的突破,而这正是研究人员取得突破的地方。他们发现,他们可以使用钢铁行业的副产品硫酸铁和蒽醌二磺酸作为桶两侧的化学品,从而获得非常有效的氧化还原电池。

除了较低的电池电压外,它还具有优于钒电池的所有优点。这意味着电池的安装必须更大,更复杂,但最终会便宜一些,因为一次电解是相对安全的工业分支,并且电池具有对称系统的简单性:膜两面的化学混合是相同的,使溶液的更新变得容易。作者估计,这种电池的成本为54美元/千瓦时,而目前最先进的钒电池则徘徊在160美元/千瓦时至180美元/千瓦时之间。这是一个很好的减少。

这些电池是令人着迷的技术。它们也很容易被黑客入侵。当然,要获得最大效率,需要采取某些步骤,例如用碳纳米管掺杂膜,可能需要[Ben Krasnow]的骇客水平。但是基本电池可以用废料制成,这很好地表明了该技术的可行性。我们很好奇看到储能革命将如何改变未来的世界。你怎么看?


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