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來源:科學(xué)網(wǎng)|
發(fā)表時(shí)間:2024-03-27
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文章來源:科技日?qǐng)?bào)
美國能源部太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)在一種新的電池設(shè)計(jì)中,創(chuàng)新性地將水處理設(shè)施中使用的一種常見化學(xué)品用于大規(guī)模儲(chǔ)能。這一設(shè)計(jì)為造出安全、經(jīng)濟(jì)的水基液流電池開辟了新途徑,同時(shí)該電池由儲(chǔ)備豐富的材料制成,為將風(fēng)能和太陽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(yàn)室規(guī)模的新鐵基電池,在連續(xù)1000次充電循環(huán)中表現(xiàn)出顯著的循環(huán)穩(wěn)定性,同時(shí)保持其最大容量的98.7%。相比之下,先前類似鐵基電池在更少的充電周期內(nèi),充電容量會(huì)下降兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
鐵基液流電池將能量儲(chǔ)存在一種獨(dú)特的液體化學(xué)物質(zhì)中,稱為含氮三膦酸酯、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(jié)合。至關(guān)重要的是,該物質(zhì)在工業(yè)上可大量獲得,因?yàn)樗ǔ1凰幚韽S用于抑制腐蝕。
液流電池由兩個(gè)腔室組成,每個(gè)腔室都充滿不同的液體。電池通過電化學(xué)反應(yīng)充電,并以化學(xué)鍵的形式儲(chǔ)存能量。當(dāng)連接到外部電路時(shí),它們會(huì)釋放能量,從而為電氣設(shè)備供電。
液流電池可作為電網(wǎng)的備用發(fā)電機(jī),是可再生能源儲(chǔ)能脫碳戰(zhàn)略的關(guān)鍵支柱之一。它們的優(yōu)點(diǎn)是能以任何規(guī)模建造,從實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)規(guī)模到城市街區(qū)的大小均可。
研究團(tuán)隊(duì)的初始設(shè)計(jì)能量密度可以達(dá)到9瓦時(shí)/升,相比之下,商業(yè)化的釩基系統(tǒng)的能量密度為25瓦時(shí)/升。但用地球上儲(chǔ)量豐富的材料構(gòu)建的新系統(tǒng),可輕松進(jìn)行擴(kuò)展以提供相同的能量輸出。
封面來源:圖蟲創(chuàng)意
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