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美科學(xué)家研發(fā)新型熔鹽電池 有望更低溫且廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能

時(shí)間:2021-07-23 10:44來源:財(cái)聯(lián)社 作者:黃君芝
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       隨著風(fēng)能和太陽能等可再生能源的不斷崛起，需要有創(chuàng)造性的解決方案來存儲(chǔ)從自然界中間歇性的能源。一種潛在的解決方案被稱為熔鹽電池，它提供了鋰電池所沒有的優(yōu)點(diǎn)，但也有一些需要解決的問題。
 
       美國國家核安全局下屬的桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室（Sandia National Laboratories）的科學(xué)家們提出了一種新的設(shè)計(jì)，可以解決這些缺點(diǎn)，并展示了一種全新的熔鹽電池，與目前可用的版本相比，這儲(chǔ)能種電池可以更便宜地建造，同時(shí)存儲(chǔ)更多的能量。
 
       以廉價(jià)和高效的方式儲(chǔ)存大量能源，是用可再生能源為整個(gè)城市供電的關(guān)鍵，盡管它有許多優(yōu)勢，但這正是昂貴的鋰電池技術(shù)所欠缺的。熔鹽電池是一種更具成本效益的解決方案，它使用在高溫的幫助下保持熔融狀態(tài)的電極。
 
       “我們一直在努力將熔融鈉電池的工作溫度降到盡可能低的物理溫度，”該項(xiàng)目的首席研究員Leo Small說，“在降低電池溫度的同時(shí)，還可以整體降低成本。你可以用便宜些的材料。電池需要更少的絕緣，連接所有電池的線路可以更薄。”
 
       在商業(yè)上，這種電池被稱為鈉硫電池，世界上已經(jīng)開發(fā)了一些這種電池，但通常在520到660°F（270到350°C）的溫度下工作。而桑迪亞團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)要低得多，盡管這樣做需要重新思考，因?yàn)樵诟邷叵鹿ぷ鞯幕瘜W(xué)物質(zhì)并不適合在較低的溫度下工作。
 
       據(jù)了解，科學(xué)家們的新設(shè)計(jì)由液態(tài)金屬鈉和一種新型液體混合物組成，這種液體混合物由碘化鈉和氯化鎵組成，科學(xué)家們稱之為陰極電解質(zhì)。當(dāng)電池釋放能量時(shí)，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，產(chǎn)生鈉離子和電子通過高選擇性的分離材料，并在另一邊產(chǎn)生熔融碘鹽。
 
       這款鈉硫電池可以在110°C的溫度下工作，經(jīng)過8個(gè)月的實(shí)驗(yàn)室測試，充放電次數(shù)超過400次，證明了它的價(jià)值。此外，它的電壓為3.6伏特，科學(xué)家說這比市面上的熔鹽電池高40%，因此具有更高的能量密度。
 
       研究作者M(jìn)artha Gross說：“由于我們在這篇論文中所報(bào)道的新型陰極電解質(zhì)，我們對(duì)能夠?qū)⒍嗌倌芰孔⑷脒@個(gè)系統(tǒng)感到非常興奮。熔融鈉電池已經(jīng)存在了幾十年，它們遍布全球，但從來沒有人談?wù)撨^它們。所以，能夠降低溫度，并帶回一些數(shù)據(jù)，并說，‘這是一個(gè)真正可行的系統(tǒng)’是非常棒的。”
 
       科學(xué)家們現(xiàn)在正將注意力轉(zhuǎn)向降低電池的成本，這可以通過取代比食鹽貴100倍左右的氯化鎵來實(shí)現(xiàn)。他們說，這項(xiàng)技術(shù)距離商業(yè)化還有5到10年的時(shí)間，但對(duì)他們有利的是電池的安全性，因?yàn)樗粫?huì)產(chǎn)生火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。
 
       “這是低溫熔融鈉電池長期穩(wěn)定循環(huán)的首次演示，”研究作者Erik Spoerke說：“我們的神奇之處在于，我們已經(jīng)確定了鹽化學(xué)和電化學(xué)，這使我們能夠在230°F下有效地工作。這種低溫碘化鈉結(jié)構(gòu)是對(duì)熔融鈉電池的一種改造。”
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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