研究接近于生产革命性的电池为可再生能源产业提供动力

2019-10-15 17:55:40

大平原的任何居民都可以证明,风电场越来越多地散布在农村。在中西部和其他地区,风能在美国能源生产中所占的比重越来越大:根据美国风能协会的数据,在过去十年中,有1430亿美元投资于新的风能项目。然而,风能的繁荣面临着一个障碍-如何在风吹动时有效而廉价地存储涡轮机产生的能量,但对能源的需求却很低。

Trung Van Nguyen表示:“晚上风比白天大得多,但晚上的电力需求较低,因此,他们正在抛弃风或者锁死了涡轮机,这是在浪费电力,”堪萨斯大学石油与化学工程教授。“如果我们可以将多余的部分存储在晚上,并在白天按需求高峰出售或交付,那么这将使风电场所有者能够赚更多的钱并利用他们的投资。同时,您可以部署更多的风能并减少对化石的需求燃料。”

自2010年以来,Nguyen一直致力于开发先进的氢溴液流电池,一种先进的工业规模电池设计-大约相当于半卡车的尺寸-工程师自1960年代以来一直在努力开发这种电池。它可以很好地储存太阳能发电厂的电力,在没有阳光的情况下将其整夜放电。

Nguyen首先由国家科学基金会资助,然后由美国能源高级研究计划局资助,曾与加州大学圣塔芭芭拉分校,范德比尔特大学,德克萨斯大学阿灵顿分校和凯斯西储大学的研究人员合作。在此过程中,阮先生监督了氢溴电池设计关键部件的突破性工作。

首先,是KU开发的Nguyen电极。电池的电极是放电时电流进入或离开电池的地方。为了最大程度地提高效率,电极需要大量的表面积。Nguyen的团队通过在多孔电极的碳纤维上直接生长碳纳米管,开发了一种表面积更大的碳电极。

他说:“在我们工作之前,人们使用纸碳电极,必须将电极堆叠在一起才能产生高功率输出。” “电极必须更厚且更昂贵,因为必须使用多层电极-它们体积更大且电阻更大。我们提出了一个简单但新颖的想法,即在碳纤维内部的碳纤维顶部直接生长微小的碳纳米管。电极-如细小的头发-我们将表面积增加了50-70倍。我们解决了氢溴电池电极的高表面要求。”

在成功销售溴化氢电池之前,仍然存在的关键问题是开发一种有效的催化剂,以加速电池氢侧的反应并提供更高的输出量,同时还可以抵抗系统中的极强腐蚀性。现在,在NSF补助金通过一家名为Proton OnSite的私人公司的资助下,Nguyen正在努力解决最后一个障碍。

他说:“我认为我们即将实现真正的突破。” “我们需要一种耐用的催化剂,这种催化剂应具有与目前最好的催化剂相同的活性,但可以在这种环境下生存。我们以前的材料没有足够的表面积来提供足够的功率输出。但是我已经能够继续研究这种硫化铑催化剂。我想我们已经找到了一种增加表面积的方法。我们现在有一个更好的方法,我们可能会在三到六个月内发布,我们还有一些小问题需要解决,但我认为我们将为该系统中的氢反应提供合适的材料。”

开发工业规模的先进氢溴液流电池的新结果将在今年5月于西雅图举行的电化学学会会议上发表。

的确,阮(Nguyen)在他的研究生涯中创立了几家新兴公司。他指出,这种新型氢溴电池很快就可以商业化,并且可以很容易地以模块化容器的形式扩展到MW(功率)MWh(能源)规模。 ,在全尺寸容器中约为1MWh。但他警告说,它只能在偏远的工业场所使用,例如风力发电场和太阳能发电场,这些巨大的电池很可能会埋在地下。

他说:“这种储能系统由于具有腐蚀性,因此不适用于住宅或商业系统。” “溴就像氯气。挖一个洞,用水泥或塑料衬里,放下电池并盖上电池,电池应处于密闭或密封的系统中,以防止溴气泄漏或散发出去。这很合适。仅适用于大规模的远程储能,例如太阳能农场和风电场。”

KU研究人员说,可再生能源的兴起取决于技术的突破,使经济对能源生产商和投资者具有吸引力,他希望自己的新电池设计能够发挥作用。

阮说:“我们使用化石燃料获取能源的方式非常低效,浪费并且会产生温室气体。” “对于化石燃料,您需要进行初始投资,还需要每天支付运行费用-在电厂余下的使用寿命内,为煤炭或天然气付费。一旦对可再生能源进行了初始投资,您将获得制作是免费的。”

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