新型無膜氫溴電池儲能系統(tǒng)應(yīng)用前景廣闊

2014-08-26 10:57:08 太陽能發(fā)電網(wǎng)
麻省理工學(xué)院機械工程系的研究人員近日開發(fā)出一種新型無膜氫溴電池,其性能與傳統(tǒng)的有膜電池相當(dāng),卻大大降低了成本,在低成本高容量電化學(xué)儲能技術(shù)上取得了新的進展,有望深刻改變當(dāng)今的能源格局。   當(dāng)今儲能技術(shù)成本太高   在當(dāng)今的能源市場上,電能來源十分豐富,既有傳統(tǒng)的煤電、油電、水電,也有正

 

  根據(jù)最新的數(shù)值模型,研究人員發(fā)現(xiàn),在電池的不同地方分子溴的濃度不同。在陰極,溴變成氫溴酸,溴在擴散到電解液的流動過程中,其濃度會降低。如果時間充分,溴最終會流動到陽極,帶來不必要的交叉影響。不過研究人員在設(shè)計中注意到了這個問題,并采取了措施以確保溴分子反應(yīng)物不會達到陽極。

  原型電池儲能的高效率及低成本令人欣喜

  為了測試無膜氫溴儲能系統(tǒng)的概念,研究人員設(shè)計了一個小的原型電池。它由兩個0.8毫米的電極,1.4厘米長的流道及引導(dǎo)反應(yīng)物進入設(shè)備的入口組成。研究人員根據(jù)不同的流量和不同的反應(yīng)物濃度對原型電池進行了一系列實驗。即便在尚未優(yōu)化的條件下,該電池在室溫和室內(nèi)壓力下,其最大功率密度為795毫瓦每平方厘米(mW/cm2)。其性能與最佳有膜氫溴電池相當(dāng),比其他無膜電化學(xué)儲能設(shè)備高兩到三倍。

  原型電池的充電效率同樣令人興奮。研究人員在閉環(huán)模式下,把回收的反應(yīng)產(chǎn)品充入設(shè)備中進行充電。在反向操作中,對純氫溴酸加電,成功制備出氫和溴。正向和反向模式的實驗結(jié)果顯示,反應(yīng)物濃度越高,功率密度越高,雙向電壓效率達200mW/cm2的超過90%,是峰值功率的25%。這些結(jié)果表明原型電池的充放電效率均具有非常大的潛力。

  初步的成本估算也令人十分欣喜。傳統(tǒng)的有膜燃料電池,催化劑和隔離膜約占總成本的一半。新氫溴電池不需要隔離膜,沒有陰極催化劑,陽極催化劑用量很少。此外,由于氫溴電池的功率密度較高,系統(tǒng)所需能源大小減少,這也進一步降低了成本。研究人員目前還在繼續(xù)改善他們的系統(tǒng),試圖讓電極靠得更近,以獲得更高的功率密度。由于所有的反應(yīng)發(fā)生得很快,即便沒有隔離膜的限制,氫離子穿過電解液的速度依然有一定的限制。此外,他們正在開發(fā)全新的電池結(jié)構(gòu),確保電解液在閉環(huán)操作的捕獲和回收過程中,不含有溴分子。



作者: 來源:科技日報 責(zé)任編輯:wutongyufg

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