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電網(wǎng)儲能用新鐵基液流電池問(wèn)世

美國能源部太平洋西北國家實(shí)驗室團隊在一種新的電池設計中,創(chuàng )新性地將水處理設施中使用的一種常見(jiàn)化學(xué)品用于大規模儲能。這一設計為造出安全、經(jīng)濟的水基液流電池開(kāi)辟了新途徑,同時(shí)該電池由儲備豐富的材料制成,為將風(fēng)能和太陽(yáng)能等間歇性能源納入國家電網(wǎng)提供了可能。研究成果發(fā)表在最新的《自然·通訊》上。

  此次實(shí)驗室規模的新鐵基電池,在連續1000次充電循環(huán)中表現出顯著(zhù)的循環(huán)穩定性,同時(shí)保持其最大容量的98.7%。相比之下,先前類(lèi)似鐵基電池在更少的充電周期內,充電容量會(huì )下降兩個(gè)數量級。

  鐵基液流電池將能量?jì)Υ嬖谝环N獨特的液體化學(xué)物質(zhì)中,稱(chēng)為含氮三膦酸酯、次氮基三甲基膦酸(NTMPA)。該物質(zhì)能將帶電鐵與中性pH值的磷酸鹽基液體電解質(zhì)或能量載體相結合。至關(guān)重要的是,該物質(zhì)在工業(yè)上可大量獲得,因為它通常被水處理廠(chǎng)用于抑制腐蝕。

  液流電池由兩個(gè)腔室組成,每個(gè)腔室都充滿(mǎn)不同的液體。電池通過(guò)電化學(xué)反應充電,并以化學(xué)鍵的形式儲存能量。當連接到外部電路時(shí),它們會(huì )釋放能量,從而為電氣設備供電。

  液流電池可作為電網(wǎng)的備用發(fā)電機,是可再生能源儲能脫碳戰略的關(guān)鍵支柱之一。它們的優(yōu)點(diǎn)是能以任何規模建造,從實(shí)驗室工作臺規模到城市街區的大小均可。

  研究團隊的初始設計能量密度可以達到9瓦時(shí)/升,相比之下,商業(yè)化的釩基系統的能量密度為25瓦時(shí)/升。但用地球上儲量豐富的材料構建的新系統,可輕松進(jìn)行擴展以提供相同的能量輸出。