“唐纳德·萨多威教授和材料加工中心研究机构成员大卫·布拉德威尔在实验室观察了他们的一个小型测试电池。电池本身位于中心高度绝缘的金属圆柱体内,将其加热到700摄氏度。”(照片:帕特里克·吉洛里资源:麻省理工学院)
根据麻省理工学院进行的新研究,该研究发表在《美国化学学会杂志》上,通过使用“液体电池”,可再生能源,例如太阳和风,在经济上可以与传统能源竞争。
尽管麻省理工学院在过去已经宣布了许多发明,这些发明可能比传统的能量存储系统(例如今天使用的锂离子或铅酸电池)便宜,但这也许是我所看到的最有希望的。
迄今为止的风能和太阳能间歇性及解决方案
太阳并不总是照耀着,风并不总是吹来,风速会波动,而且我们收到的阳光量会因云而变化。因此,我们从风能和太阳能中产生的能量会波动。
根据美国能源部《 2011年年度能源展望》,美国风电的平均成本仅为每千瓦时(千瓦时)9.7美分。风力发电的问题不再是发电成本。现在主要是间歇性。
风电场发电量的波动可以通过调整其他水力发电,核能或化石燃料的天然气或燃煤电厂来补偿。如果风电场的发电量超过了所需的水平,则可以将其他发电厂的功率降低以进行补偿,然后在可用风能不足的情况下再次备份。但是,核电厂和燃煤电厂的调整能力非常有限,因为它们需要很长时间才能对电力生产进行重大调整。
另一方面,储能使风电场无需其他电厂的帮助即可独立供电。电池组是可以实现这一目标的一种能量存储系统,但是传统上它们过于昂贵而无法竞争。
麻省理工学院的液体电池
麻省理工学院认为,液体电池价格便宜,并且使用寿命比传统电池更长。液体电池中包含的三种材料由于密度不同而分别沉积在不同的层中,在这种情况下,这是一件好事。它们需要分开。
进行此项目时要考虑到材料的可用性和丰富性的重要性。“我们探索了许多化学,”唐纳德·萨多威(Donald Sadoway),麻省理工学院材料化学教授约翰·F·埃利奥特(John F. Elliott)以及该论文的高级作者说。使用的所有三层材料既丰富又便宜。
该组合发表在新论文中:负极(阳极)位于顶层,由镁制成;中间层,电解质,由含有氯化镁的盐混合物组成。正极即阴极的底层由锑制成。
该电池的工作温度为700°C,即1,292°F。
卸货:电池会产生电流,因为每个镁原子(在负极中)失去两个电子,然后变成镁离子,并传播到另一个锑电极。然后,镁离子再获取两个电子,因此又变成镁。这导致与锑形成合金。
充电中:当电池被提供电流时,该过程被逆转,电子被驱出锑电极,然后返回到镁电极。
正如我经常强调的那样:电池实际上并不存储电能,而是由它们产生的。给电池充电时,会向电池提供电流以驱动化学反应,上述例子就是其中之一。您可以颠倒该过程以使电池发电。
这看起来是一个令人兴奋的新进展。你怎么看?
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