" 研究人员构建基于水,电池储存太阳能和风能|工程斯坦福学校

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          研究人员建立基于水的电池储存太阳能和风能

          这个原型技术可以通过提供一种方法来存储风能和太阳能,所以我们会燃烧得少排放二氧化碳的化石燃料填补能量拼图缺少的一块。

          Close-up of battery tops

          可以风能和太阳能的水性蓄电池储能巨额资金减少我们对化石燃料的依赖? | pexels /希拉里·哈利韦尔

          斯坦福研究人员已经开发出一种基于水的电池,可以提供用于存储风或当阳光灿烂和风吹因此它可以被反馈到电网,并且当需求高被重新分布产生太阳能一种廉价的方式。

          原型锰 - 氢电池,报道4月30日在 自然能源,表示只有三英寸高,发电,这是看齐,一个钥匙圈上悬挂led手电筒的能量水平的只有20毫瓦小时。尽管原型车的身材矮小的输出,研究人员有信心,他们可以扩大该桌面技术,以工业级的系统,可以充电和充电多达10000次,超出的建立电网规模电池的有用寿命以及十年。

          崔毅斯坦福纸张材料科学与工程和资深作者教授说,锰氢电池技术可能在国家能源拼图缺失的部分之一 - 存储不可预知的风能或太阳能,以减少需要的方式烧可靠的,但碳发射化石燃料时,可再生资源不可用。

          “我们所做的是抛出一个特殊的盐放入水中,投入的电极,并创建了氢气的形式储存电子可逆的化学反应,”崔说。

          聪明的化学

          是想出了概念和建造的原型队由魏晨,崔实验室的博士后学者领导。在本质上,研究者哄骗水和硫酸锰,用来制作干电池,肥料,纸张等制品的便宜,丰富的工业盐之间的可逆的电子交换。

          以模仿风能或太阳能源如何可能电力馈送到电池,研究人员附接电源的原型。流过的电子与溶解在水中留下附着在电极的二氧化锰颗粒的硫酸锰反应。过剩电子鼓泡关闭氢气,因而存储能量以供将来使用。工程师知道如何从存储的氢气能源重新建立电力等下次了重要的一步是证明水性电池,可反复充电。

          研究人员通过重新附接其电源向耗尽原型这样做,此时用诱导抱住电极的二氧化锰颗粒与水结合,补充硫酸锰盐的目标。一旦该盐被恢复,入射电子变得过剩和多余的能量可能气泡关闭氢气,在能够一次又一次和再次重复处理。

          崔估计,考虑到水基电池的寿命预期,这将花费一分钱存储足够的电力来驱动100瓦的灯泡十二个小时。

          “我们相信这样机技术将能够满足的公用事业规模电力储存实用性能源目标部门”崔天凯说。

          能源部(DOE)的部门推荐的电池为电网规模存储应该存储,然后放电电力的至少20千瓦历时一小时,能够在至少5000次充电的,并且具有10年的有用寿命或更多。使其实用,这样的电池系统的成本,应$ 2,000或更少,或每千瓦时100 $。

          原能源部部长,诺贝尔奖获得者 史蒂芬朱,现在在申博体育的教授,在鼓励技术,以帮助该国过渡到可再生能源的长期利益。

          “而精确的材料和设计仍然需要发展,这个原型表明,提出新的方法来实现低成本,持久,公用事业规模的电池科学和工程的类型,”楚,谁没有的一名成员说:研究团队。

          从碳移远

          根据 能源部估计在美国,大约70%电力由煤或天然气发电厂,占二氧化碳排放量的40%的生成。转移到风能和太阳能发电是减少这些排放的一种方法。但创建涉及电源的变化新挑战。最明显的是,太阳只有天照,有时,风不吹。

          但变化的另一不为人理解,但重要形式来源于对电网需求的激增 - 这在地区和最终的家园分配电力的高压电线的该网络。在热天,当人们下班回家和曲柄的空调,电力公司必须具备负载均衡策略,以满足高峰需求:一些方法来提高几分钟内发电,以避免限电或停电,否则可能会搞垮网。

          产能快速提升,但二氧化碳排放量 - 今天公用事业往往通过点播或“分派”发电厂可能闲置多的一天,但可以在几分钟内联机发射了实现这一目标。一些电力公司已经开发出不依赖于化石燃料燃烧植物短期负载平衡。最常见的和具有成本效益这样的策略是抽水蓄能存储:使用过量的实力派引水上山,然后让它流回落需求高峰期间产生的能量。然而,水电存储只能在带足水和空间的区域。所以,使风能和太阳能更加有用,DOE鼓励高容量电池作为替代。

          高容量,低成本

          崔天凯说,有多种类型的市场上的充电电池技术,但目前尚不清楚该方法将满足DOE要求,并证明其实用性谁维护国家的电网公用事业,监管机构和其他利益相关者。

          例如,崔天凯说,可充电锂离子电池,其存储少量运行手机和笔记本电脑所需要的能量,都是基于稀有材料,因此是太昂贵存储电源社区或城市。翠所述电网规模存储需要一种低成本,高容量,可再充电电池。锰氢过程很有前途。

          “其他充电电池技术是很容易的是成本比续航时间的五倍以上,”崔补充道。

          陈所述新颖化学,低成本的材料和相对简单的制造锰 - 氢蓄电池理想低成本电网规模部署。

          “我们在自然界的能源报告突破了满足美国能源部的电网规模标准的潜力,”陈先生说。

          原型需要开发工作来证明自己。一两件事,它使用铂作为催化剂来刺激那个使充电过程中有效的电极的关键化学反应,而组件的成本将受限制,因为大规模部署。但陈表示,球队已经在着手打造更便宜的方法来哄硫酸锰和水进行可逆的电子交换。 “我们已经确定了可以为我们带来了$ 100每千瓦时母鹿低于目标的催化剂,”他说。

          研究人员报告做原型,它是美国能源部要求两次10000个再充电,但SID则有必要测试实际电网的储存条件下的锰 - 氢电池,才能真正评估其寿命性能和成本。

          崔永元说,他试图通过技术许可的斯坦福办公室申请专利的过程中,并计划成立一家公司,以该系统商业化。