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“有希望的新电池存储清洁能源的一步”

发布日期:2021-06-24 17:21:03 浏览:

研究人员建立了更高效、更可靠的钾氧电池,走向了国家电网储存处理方案的一步,以及手机和笔记本电脑中更长期的电池。

在周五发表于电池和超级电容杂志的研究中,俄亥俄州立大学的研究者详细介绍了他们的研究结果。 其中心是电池阴极的结构,将化学反应产生的能量储存在金属-氧气或金属- 空气体电池中。 研究人员表示,这一发现通过更廉价、更高效的储存,可以使太阳能、风能等可再生能源成为更可行的电网选择。

“有希望的新电池存储清洁能源的一步”

要选择电网可再生的选项,需要能够保存剩余电力的经济蓄电设备,如果没有做好准备或工作,就需要恢复电源。 vishnu先生说。 baba sundaresan,该研究的共同研究者,俄亥俄州立大学机械与航空空宇宙工程学教授。 这样的技术很重要。 因为很便宜,所以请不要使用异国的材料。 任何地方都可以制造,促进当地经济。

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可再生能源不排放二氧化碳。 因为不会导致全球变暖。 但是,只有在太阳明亮或刮风的时候才能提供能量。 为了使这些成为地区能源网可靠的电力源,有必要采取储藏从太阳光和风中收集到的多余能源的方法。

全世界的企业、科学家、政府都在致力于存储处理方案,从锂离子电池到多辆电动汽车的大型电池,再到金属钒制的大型店大小的巨大电池。

钾氧电池自老以来一直是储藏的潜在替代品。 化学教授yiying wu领导的俄亥俄州立大学的一组研究人员表示,电池比锂电池更有效,可以保存约是现有锂离子电池的两倍。 但是,钾-氧电池还没有广泛用于储存。 因为到目前为止,他们没有足够的时间充电以达到价格效益。

“有希望的新电池存储清洁能源的一步”

当小组试图制造可能成为可行存储处理方案的钾-氧电池时,他们不断陷入故障。 电池每次充电都会老化,充电周期不会超过5次或10次。 制造经济高效的处理方案来保存电力是不够的。 发生这种劣化的原因是氧气静静地进入电池的阳极。 在这个地方,无论是手机还是电网,电子都可以给设备充电。 氧气会损伤阳极,电池本身无法再次充电。

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为了研究阳极是否能免受氧气的侵害,sundaresan研究所的博士候选人paul gilmore开始将聚合物引入阴极。 如果他能找到实现这个的方法,我想钾氧电池的寿命会变长。 事实证明他是对的。 小组认识到聚合物的膨胀在其性能中起着重要的作用。 gilmore先生说,找到把氧气带入电池的方法很重要。 这是工作需要的,就是不要让氧气渗透到阳极里。

“有希望的新电池存储清洁能源的一步”

这个设计和人的肺很像。 空气体通过纤维碳层进入电池,然后遇到第二层。 这是因为第二层有点多孔,最后在第三层结束,第三层几乎没有多孔。 由导电性聚合物构成的第三层使钾离子通过阴极,但限制分子氧进入阳极。 这个设计意味着电池至少可以充电125次,钾氧电池的采用寿命超过了以前采用低价电解质的寿命的12倍。

“有希望的新电池存储清洁能源的一步”

sundaresan表示,这一发现表明了这一点是可行的,但该团队的测试还没有说明电池能够以网格存储所需的规模制造。 但是,它确实显示了潜力。

根据gilmore的说法,钾氧电池在其他应用上也很有潜力。

氧气电池的能量密度高,意味着可以改善电动汽车的范围和便携式电子产品的电池寿命。 例如,在钾氧电池能够用于这些APP之前,必须克服其他课题。

这个发现提供了依赖锂离子电池和钴的其他替代品,这种材料被称为电池的血钻。 购买这种材料令人不安,包括tesla在内的大企业已经宣布了从电池中完全取出的计划。

sundaresan说,用于大型APP的电池不使用钴是很重要的。

同时电池能够廉价制造也是非常重要的。 锂-氧电池-被广泛认为是最实用的选择之一的储存处理方案-价格昂贵,同时也可能依赖于含有钴的稀少资源。 为多辆电动汽车提供动力的锂离子电池在材料水平上的价格约为每千瓦100美元。

“有希望的新电池存储清洁能源的一步”

研究人员估计,这种钾-氧电池每千瓦的价格约为44美元。

关于电池,一个尺寸并不适合所有电池。 sundaresan先生说。 在钾-氧和锂-氧电池中,采用它们作为电网的备用电源的价格太高了。 但是,说明了如果能够制造出这种廉价且稳定的电池,就可以和其他电池竞争网格电源备用技术。

如果有便宜的小电池,可以谈谈扩大。 如果有1000美元的小电池,就不可能把它放大。 这打开了扩大规模的大门。

这项事业由国家科学基金资助。

本文:《“有希望的新电池存储清洁能源的一步”

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