新型无膜氢溴电池储能系统应用前景广阔

2014-08-26 10:57:08 太阳能发电网
麻省理工学院机械工程系的研究人员近日开发出一种新型无膜氢溴电池,其性能与传统的有膜电池相当,却大大降低了成本,在低成本高容量电化学储能技术上取得了新的进展,有望深刻改变当今的能源格局。   当今储能技术成本太高   在当今的能源市场上,电能来源十分丰富,既有传统的煤电、油电、水电,也有正

 

  根据最新的数值模型,研究人员发现,在电池的不同地方分子溴的浓度不同。在阴极,溴变成氢溴酸,溴在扩散到电解液的流动过程中,其浓度会降低。如果时间充分,溴最终会流动到阳极,带来不必要的交叉影响。不过研究人员在设计中注意到了这个问题,并采取了措施以确保溴分子反应物不会达到阳极。

  原型电池储能的高效率及低成本令人欣喜

  为了测试无膜氢溴储能系统的概念,研究人员设计了一个小的原型电池。它由两个0.8毫米的电极,1.4厘米长的流道及引导反应物进入设备的入口组成。研究人员根据不同的流量和不同的反应物浓度对原型电池进行了一系列实验。即便在尚未优化的条件下,该电池在室温和室内压力下,其最大功率密度为795毫瓦每平方厘米(mW/cm2)。其性能与最佳有膜氢溴电池相当,比其他无膜电化学储能设备高两到三倍。

  原型电池的充电效率同样令人兴奋。研究人员在闭环模式下,把回收的反应产品充入设备中进行充电。在反向操作中,对纯氢溴酸加电,成功制备出氢和溴。正向和反向模式的实验结果显示,反应物浓度越高,功率密度越高,双向电压效率达200mW/cm2的超过90%,是峰值功率的25%。这些结果表明原型电池的充放电效率均具有非常大的潜力。

  初步的成本估算也令人十分欣喜。传统的有膜燃料电池,催化剂和隔离膜约占总成本的一半。新氢溴电池不需要隔离膜,没有阴极催化剂,阳极催化剂用量很少。此外,由于氢溴电池的功率密度较高,系统所需能源大小减少,这也进一步降低了成本。研究人员目前还在继续改善他们的系统,试图让电极靠得更近,以获得更高的功率密度。由于所有的反应发生得很快,即便没有隔离膜的限制,氢离子穿过电解液的速度依然有一定的限制。此外,他们正在开发全新的电池结构,确保电解液在闭环操作的捕获和回收过程中,不含有溴分子。



作者: 来源:科技日报 责任编辑:wutongyufg

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