中國儲能網(wǎng)訊：帝國理工學(xué)院（Imperial College London）的研究人員使用新材料來制造一種低成本的氧化還原液流電池。
研究人員采用了一種新方法，通過雙膜裝置研發(fā)了可再生資源的長時儲能電池，這種電池使用的是比以前設(shè)計的設(shè)備成本更低的材料。
帝國理工大學(xué)（Imperial College London）的工程師團(tuán)隊研發(fā)了一種聚硫化物-空氣氧化還原液流電池(PSA RFB)，旨在解決儲能設(shè)備規(guī)模擴(kuò)大的問題，該設(shè)備旨在支持太陽能等可再生能源的儲能。
儲存這種類型的能量有特殊的需求，因為收集它并在以后資源不可用的時候再利用它的特性是可變的。當(dāng)太陽不亮的時候。
為此，科學(xué)家研究了氧化還原液流電池，在電池充放電循環(huán)過程中，將能源儲存在兩端的液體電解液中。在這些電池中，儲能多少取決于電解液的體積；理論上來講，這樣可以很容易地擴(kuò)大電池的規(guī)模。
然而，通常用于氧化還原液流電池的電解液材料是釩，釩不僅價格昂貴，而且來自中國或俄羅斯，兩個國家與西方存在艱難的政治和貿(mào)易關(guān)系，特別是現(xiàn)在還有俄烏戰(zhàn)爭。
材料的重要性
為了解決這個問題，研究人員一直在尋找成本更低且更易獲得的材料用于氧化還原液流電池的電解液。由Nigel Brandon教授與Anthony Kucernak教授帶領(lǐng)的帝國理工團(tuán)隊研發(fā)的方法是使用液體作為一種電解液，氣體作為另一種。這種情況下的材料是多硫化物，或溶解在堿性溶液中的硫和空氣。
研究人員表示，雖然這解決了釩的問題，但確實帶來了性能問題，因為聚硫化物-空氣氧化還原液流電池的性能到目前為止是有限的。他們還表示，這是因為在這些設(shè)備中使用的膜沒有能夠在阻止多硫化物進(jìn)入電池的另一部分的同時發(fā)生必要的化學(xué)反應(yīng)。
研究人員指出，當(dāng)發(fā)生上述情況時，電池一側(cè)的材料會失效，從而減少反應(yīng)的發(fā)生，還可以阻礙另一側(cè)催化劑的活性。
解決問題
為了解決這一問題，研究人采用了雙膜方法，以分離聚硫化物與空氣，并在其中間放入氫氧化鈉溶劑。
研究人員表示，這不僅改變了性能損失的問題，而且所有用于設(shè)計的材料都相對廉價且易于獲得，同時也解決了釩造成的之前的問題。
研究人員表示，這種電池在試驗中的表現(xiàn)也比迄今為止從聚硫空氣氧化還原液流電池中獲得的最佳結(jié)果還要好。新設(shè)計能夠提供更大的功率，可達(dá)5.8mw/cm2，研究人員在《Nature Communications》雜志中刊登了工作論文。
然而，在成本效益方面，研究人員表示，電池顯示出不同結(jié)果。電池的能源成本，例如，儲存材料的價格與存儲能源多少之間的關(guān)系為$2.5/kWh，這與目前開發(fā)的其他氧化還原液流電池相比是合理的。
然而，與電池中的膜和催化劑的價格相比，電力成本或充放電速率的實現(xiàn)約為每千瓦1600美元。這一成本高于大規(guī)模儲能的可行性，因此與理想相差甚遠(yuǎn)。然而，Brandon表示，研究團(tuán)隊認(rèn)為可以進(jìn)行改進(jìn)以降低成本。
他在一份新聞聲明中說:“為了使這種方法在大規(guī)模存儲中具有成本效益，需要對性能進(jìn)行相對適度的改進(jìn)，這可以通過改變催化劑以增加其活性或進(jìn)一步改進(jìn)所使用的膜來實現(xiàn)。”
研究人員對該項目成立了一家公司RFC Power Ltd.，將設(shè)計商業(yè)化，作為其開發(fā)長時儲能目標(biāo)的一部分。膜方法為長時儲能鋪平了道路。
中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會 楊柳翻譯
2022.6.30
