华宇网页登录_液体电池平衡电网负载

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这种电池出现电流,是因为镁原子失去两个电子,成为镁离子,穿过电解质,到达另一个电极。在那里,它们重新获得两个电子,恢复为普通的镁原子,并与锑形成合金。许多现有或规划中的清洁、可再生能源,最大的缺点是它们的间歇性:风不会总是吹,太阳并不总是照射,它们虽然生产电力,但也许在要的时候不能进行。能源研究的一个重要目标,一直就是要想方设法,协助平衡这些不稳定的供应。

唐纳德撒多维(DonaldSadoway)教授和材料加工研究中心(MaterialsProcessingCenter)研究人员大卫L布拉德韦尔(DavidBradwell)在观察他们的一个小型测试电池,就在实验室。电池本身是在高度绝缘的金属圆柱体中心,可以把它加热到700摄氏度。

来源:斯坦福大学

有些新成果,来自麻省理工学院(MIT)正在进行的研究项目,已经报道过,就在《美国化学学会杂志》(JournaloftheAmericanChemicalSociety)上,介绍了一项有前途的技术,可以供应这一长期探索的方法,以平衡负载,具有低得多的成本和更长的使用寿命,胜过以前的方法。这一系统采用高温电池,其中的液体成分就像新奇的鸡尾酒,会自然沉淀,形成不同的层次,因为它们有不同的密度。

三种熔融材料形成电池的正负两极,中间还有一层电解质,这种材料带电粒子会穿越,因为电池会充电或放电。所有三个层次的组成材料都丰富和而便宜,唐纳德撒多维解释说,他是麻省理工学院约翰埃利奥特(JohnF.Elliott)材料化学教授,也是这篇论文的资深作者。

我们探索了许多化学物质,撒多维说,寻找恰当组合的电气性能,丰富的可用性和不同的密度,这会使各层次保持独立。他的研究小组已经发现了一些有希望的候选材料,他说,已经发表了他们详细分析的这样一种组合:镁作负极(顶层),盐混合物含氯化镁,用作电解质(中间层),而锑用作正极(底层)。这种系统运行温度是700摄氏度,或华氏1292度。

在这一配制中,撒多维解释说,电池出现电流,是因为镁原子失去两个电子,成为镁离子,迁移穿过电解质,到达另一个电极。在那里,它们重新获得两个电子,恢复为普通的镁原子,并与锑形成合金。充电时,电池连接电源,会驱动镁离开合金,穿过电解液,然后重新结合负极。

这一概念的灵感来自撒多维早先的著作,研究的是电化学铝熔炼,这要在电化学电池中进行,运行在类似的高温。几十年的实验已经证明,这种系统可以可靠运行很长一段时间,在工业规模,生产的金属成本非常低。实际上,他说,他找到的是一种方法,可以反向运行熔炉。

过去三年来,撒多维和他的研究小组,包括麻省理工学院材料加工中心研究人员大卫布拉德韦尔(DavidBradwell),他是2006年的工程硕士,2011年的博士,也是这篇新论文的重要作者,他们逐步扩大了他们的实验。他们最初测试使用的电池,只有一个酒杯大小;后来,他们进步了,电池有冰球大小,3英寸的直径,一英寸厚。现在,他们已经开始测试一种6英寸宽的版本,储电容量是最初版本的200倍。

电力公司最终会成为这项技术的用户,撒多维说,不要考虑这种东西是用什么制成,或什么样的尺寸。唯一的问题是存储成本是多少,这是指给定电量。我可以制作华贵的电池,采用美国宇航局的价格水平,他说,但是,成本是重要影响因素,这就会改变搜寻最好的材料。只是根据某些元素的稀有性和成本,周期表中的很大部分就都会被排除在外。

镁作负极(顶层),盐混合物含氯化镁用作电解质(中间层),而锑用作正极(底层)。这种系统运行温度是700摄氏度。来源:斯坦福大学

这一小组将继续研究,优化系统的各个方面,包括一些容器,用于容纳熔化的材料,也有一些绝缘和加热的方法,还有一些方法,用于降低工作温度,这有助于减少能源成本。我们已经发现一些方法,可以降低工作温度,又不影响电气性能和成本,撒多维说。

其他人也在研究类似的液体电池系统,撒多维说,他和他的研究小组最先制成一种实用的,功能性存储系统,就使用了这种方法。他把他们的这一成功,部分归功于独特组合的专业知识,而且是在麻省理工学院这样的地方:电池行业的人一点也不了解电解冶炼熔盐。大多数人认为,高温作业是低效的。

罗伯特哈金斯(RobertHuggins)是斯坦福大学(StanfordUniversity)材料科学与工程名誉教授,他说,有关任何完全不同的方法,都会有一系列新的实际问题要解决,为的是使它成为一种实用的替代方法,用于大规模能源储存,包括电解液蒸发,腐蚀和氧化成分,以及永远存在的成本问题。不过,他说,这是一个非常有创意的方法,用于电化学储能,正在被探索,具有高度的复杂性。

撒多维和布拉德韦尔一起,创办了一家公司,要使这项技术商业化,他正在休假,今年就工作在这家公司,就是液态金属电池公司(LiquidMetalBatteryCorp)。假如这项技术成功,他说,它可能颠覆可再生能源。

他们的论文《镁锑液态金属电池用于电站储能》(Magnesium–AntimonyLiquidMetalBatteryforStationaryEnergyStorage),发表在2012年一月六日的《美国化学学会杂志》上,文章中说,这些电池是一种有吸引力的选择,适合电网规模的储能应用,因为它们体积小,可灵活安装。有一种高温(700°C)锑镁(MgSb)液态金属电池,包含镁负极,熔盐电解质(MgCl2–KCl–NaCl:氯化钾,氯化镁,氯化钠),以及锑正极,这里进行了介绍和表征。由于接触的盐和金属不相容,所以,它们就出现分层,根据密度分为三个不同的层次。这些电池的循环速率,是从50到200mA/cm2,显示了高达69%的DC-DC能源效率。自我隔离性的电池成分,以及使用低成本材料,会带来有前途的技术,进行电站储能应用。

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