研究人员开发了一种基于水的电池来储存太阳能和风能。

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斯坦福大学的研究人员已经开发出了一种水基电池,它可以提供一种廉价的方式来存储在太阳照耀和风吹拂时产生的风能或太阳能,从而可以将其反馈到电网中,并在需求高时重新分配。

原型氢锰电池,据4月30日在《自然能源》中报道,仅为三英寸高,仅产生20毫瓦小时的电,这与悬挂在钥匙环上的LED手电筒的能量水平相当。尽管样机的输出很小,但研究人员相信他们可以将这种桌面技术扩展到一个工业级系统,该系统可以充电和充电10000次,从而创造出一个具有超过10年的有效寿命的网格规模电池。

斯坦福大学材料科学教授Yi Cui和该论文的资深作者说,锰氢电池技术可能是该国能源难题中缺失的一块——这是一种存储不可预知的风能或太阳能的方法,以减少燃烧可靠但CARB的需要。在没有可再生能源的情况下排放化石燃料。

崔说:“我们所做的是将一种特殊的盐注入水中,滴在电极中,并产生一种可逆的化学反应,这种反应以氢气的形式储存电子。”

聪明的化学

研究团队构想了这一概念并建立了原型,这是由崔博士实验室的博士后学者魏晨领导的。研究人员从本质上解释了水和硫酸锰之间的可逆电子交换,这是一种廉价的、丰富的工业盐,用于制造干电池、肥料。呃,纸张和其他产品。

为了模拟风能或太阳能电池如何向电池供电,研究人员在原型上安装了电源。与硫酸锰反应的电子溶解在水中,留下附着在电极上的二氧化锰颗粒。过剩的电子以氢气的形式冒泡,从而储存这些能量以备将来使用。工程师们知道如何从储存在氢气中的能量重新产生电能,所以重要的下一步就是证明水基电池可以充电。

研究人员通过将他们的电源重新附着在耗尽的原型上,这一次的目标是诱导附着在电极上的二氧化锰颗粒与水结合,补充硫酸锰盐。一旦这种盐被还原,进来的电子就变成过剩的,过剩的能量会像氢气一样蒸发掉,在一个可以一再重复的过程中。

崔博士估计,考虑到水基电池的预期寿命,储存足够的电能为一个100瓦的灯泡供电十二小时需要花费一分钱。

“我们相信,这种原型技术将能够满足能源部门的实用性规模的电气存储实用性的目标,”崔说。

能源部(DOE)已经推荐用于电网规模存储的电池应该在一个小时内储存和放电至少20千瓦的电力,能够至少5000次充电,并且具有10年或更长的使用寿命。为了使其实用,这样的电池系统应该花费2000美元或更少,或每千瓦时100美元。

前DOE秘书和诺贝尔奖得主Steven Chu现在是斯坦福大学教授,他一直致力于鼓励技术帮助国家向可再生能源过渡。

“虽然精确的材料和设计仍然需要开发,这个原型演示了科学和工程的类型,它提出了新的方法来实现低成本、持久、实用的大规模电池,”储说,他不是研究小组的成员。

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