科学家开发出更好的氧化还原流动电池

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USC科​​学家开发了一种新电池,可以解决限制可再生能源广泛使用的蓄电问题。

该技术是对已知设计的一种新改造,该设计将电能存储在溶液中,对电子进行分类并在需要时释放能量。

所谓的氧化还原液流电池已经存在了一段时间,但是USC研究人员已经基于低成本和易于获得的材料构建了更好的版本。

该研究的主要作者和合作研究的化学教授斯里·纳拉扬(Sri Narayan)说:“我们已经展示了一种廉价,长寿命,安全和环保的液流电池,非常适合大规模存储来自太阳能和风能系统的能量。”

南加州大学洛克碳氢化合物研究所所长。这项研究今天发表在《电化学学会杂志》上。

能量存储是可再生能源的一大障碍,因为当风力涡轮机旋转或阳光照射到太阳能电池板上时,电力需求并不总是一致的。寻找可行的存储解决方案面临许多挑战,这是USC科学家试图解决的问题。

他们专注于氧化还原液流电池,因为它是行之有效的技术,迄今为止已在有限的应用中部署。它使用流体来存储电化学能,通过还原和氧化对电子进行分类和重组,并在需要时释放它们以发电。

USC科​​学家实现的关键创新涉及使用不同的流体:硫酸铁溶液和一种酸。硫酸铁是采矿业的废物。它既便宜又便宜。

蒽醌二磺酸(AQDS)是一种有机材料,由于其稳定性,溶解性和储能潜力,已经在某些氧化还原液流电池中使用。

虽然这两种化合物是众所周知的,但这是第一次将它们组合在一起以证明其具有大规模储能的潜力。在USC实验室进行的测试证明,该电池比竞争对手具有更大的优势。

例如,硫酸铁便宜而丰富-一角硬币约可购买2.2磅-而AQDS的大规模生产每磅将花费约1.60美元。按照这些价格,USC科学家开发的这种电池的材料成本为每千瓦时 66美元。

如果大规模生产,电力成本将不到使用钒的氧化还原电池所产生的能量的一半,钒的价格更高且毒性更大。

而且,在USC的测试中,研究人员发现,与竞争技术不同,铁AQDS电池可以循环或充电数百次,而几乎不会断电。能量存储系统的耐用性对于大规模使用很重要。

该研究的合著者和洛克学院的院长苏里亚·普拉卡什(Surya Prakash)说开发的材料具有高度的可持续性。他与纳拉扬合作开发新的有机醌。

AQDS可以用包括二氧化碳在内的任何碳基原料制造。铁是一种富含地球的无毒元素。与锂离子电池存储相比,该技术还具有优势。

由锂离子电池供电的消费电子产品和电动汽车的激增,为该元件带来了稀缺性,从而提高了成本。该研究称,这些经济学反过来使其他价格便宜的储能方案更具吸引力。

而且,锂离子电池由于充电而不能使用很长时间,正如大多数为手机和笔记本电脑充电的人都知道的那样。

研究称:“ …铁质AQDS液流电池系统为同时满足大规模储能的成本,耐用性和可扩展性提出了良好的前景。”

可再生能源的使用正在增长,但由于储能的限制而受到限制。如今仅存储20%的太阳能和风能就需要700吉瓦时的备用容量。1吉瓦小时足以满足一个小时约700,000个家庭的用电需求。

纳拉扬说:“迄今为止,没有一种经济上可行的,可持续25年的环保能源存储解决方案。锂离子电池没有长寿命,钒基电池使用了昂贵的,有毒物质限制了大规模使用。

我们的系统就是应对这一挑战的工具。我们预计这些电池将用于住宅,商业和工业建筑,以捕获可再生能源。”

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