德雷克塞尔大学的一个研究小组开发了储能技术,它相信可以解决一个棘手的问题:如何以成本有效的方式在电网级别存储可再生能源的间歇性电能。研究团队将电动汽车(EV)中使用的流动或氧化还原电池的基本概念与超级电容器的概念结合在一起,以开发液体电化学存储技术。
德雷塞尔大学新闻稿称,尽管使用当前的电池技术可以存储大量电能,但与电化学超级电容器相比,放电速度慢且循环寿命有限,而电化学超级电容器的存储能力有限解释。
电通量电容器:电网规模的储能?
在将电池和超级电容器用于电网存储来自可再生能源(例如风能和太阳能PV)的间歇性电流的电网使用时,按比例缩放规模是一个限制。类似于电动汽车中使用的锂离子电池的超级电容器,需要大量相对昂贵的材料来发电。因此,它们仅以较小的规模在商业上使用-例如,消费电子设备。
德雷克塞尔大学研究小组的解决方案利用了电池和超级电容器的相对优势,并应用了新的纳米技术开发了一种“电化学流电容器”(EFC),据称它可以经济高效地存储电网级的电能,并能快速充电和放电,使其适合管理可再生能源的间歇性流量。
“将数千个传统的小型设备组装在一起,以构建用于大规模固定式能量存储的系统太昂贵了,”项目负责人Yu。Gogotsi博士解释说。德雷克塞尔纳米技术研究所。“容量仅受储罐尺寸限制的液体存储系统可以经济高效且可扩展。”
由连接到两个外部电解质容器的电化学电池组成,纳米级碳颗粒用作能量载体。悬浮在电解液罐中的不带电碳粒的浆液被泵送通过流通池,在流通池中吸收并携带电荷。然后,它们流入存储容器中以根据需要使用。
Gogotsi评论说:“通过使用碳颗粒浆料作为超级电容器的活性材料,我们能够采用氧化还原液流电池的系统架构,并解决成本和可扩展性问题。”
电荷存储库的大小决定了能量存储系统的容量。在Drexel产品中,可以简单地通过增加水箱的尺寸来扩大系统的规模,而可以通过增加电化学电池的尺寸来增加系统的功率输出。
E.C博士补充说:“液流电池架构对于网格规模的应用非常有吸引力,因为它可以通过将功率和能量密度分离来实现可扩展的能量存储。”Drexel的电化学能系统实验室主任Kumbur。
对于大多数储能系统而言,响应速度慢是一个普遍的问题。将超级电容器的快速充电和放电功能整合到该架构中,是朝着有效存储来自波动的可再生资源的能量迈出的重要一步,并能够根据需要迅速提供能量。
此外,与目前的液流电池相比,研究团队的EFC能量存储系统具有相对较长的使用寿命,因此它们可以“在固定应用中使用数十万次充放电循环”。
引述Kumbur的话说:“这项技术可以潜在地解决我们当前电化学储能技术所面临的成本和使用寿命问题。”
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