麻省理工開發「吐氧充電」電池,呼吸吐納間可儲數月電力

作者 | 發布日期 2017 年 10 月 25 日 15:03 | 分類 材料 , 材料、設備 , 能源科技 follow us in feedly

麻省理工學院團隊開發出一種會「呼吸」的液流電池,不僅能長時間儲存電力,儲存成本還僅為現有技術的五分之一,每千瓦時只要 20~30 美元。當電網對於間歇性再生能源(太陽能、風能)的電力輸出避之唯恐不及時,這種可充電電池有很大機會做為新的電力儲存設備。



風和太陽能具有難以置信的發電潛力,但它們有一個共同障礙,就是間歇性問題。這意味著有些日子它們能夠為整個城市提供電力,有些日子卻連一個村落的電力都無法供應。為了儲存這些能量,我們使用各式各樣的電池技術,雖然紙上出現許多突破、創新的理論,但實際影響卻很小,才讓特斯拉執行長伊隆‧馬斯克(Elon Musk)毫不留情嘲笑這些「創新」。對馬斯克而言,他的電池在市場霸占絕對優勢地位,雖然成本相比之下偏高昂。

最近,麻省理工學院研究團隊開發出一種新電池,工作原理非常簡單,卻是一個意外發現,為電池界帶來希望。他們第一時間就確定使用非常便宜且含量豐富的硫和水混和溶液為電池陽極(負極),但花了一段時間才找到便宜的氧化液態鹽溶液為陰極(正極)材料,最終創造出超低成本的可充電電池。

使用液態鹽溶液為陰極可重複吸收和釋放氧氣,當氧氣進入電池時,電子從陽極釋放至外部電路;而氧氣流出時,電子從陰極返回陽極,這種充放電特性也讓研究人員笑稱這是「會呼吸」的電池,但不像人類呼吸時吐出二氧化碳廢氣,這種電池呼吸吐納的都是氧氣。

最引人注目的是,新電池儲電的成本每千瓦時只要 20~30 美元,但像用於手機的鋰離子電池儲電成本每千瓦時高達 100 美元。研究人員麻省理工學院材料科學系教授 Yet-Ming Chiang 表示,科學家如果變成用高昂成本來追求電池的高能量密度,從長遠來看並不是一條正確的道路,想要儲存大量能源,就必須考慮豐富且易取得的原料。

最後,新電池的化學總成本(包括陰極、陽極和電解質材料的總價)僅為鋰離子電池成本的三十分之一,雖然能量密度略低於現在的鋰離子電池,但卻是抽蓄水力發電系統的 500 倍,具絕對的成本優勢。目前,新電池原型只有咖啡杯大小,未來可組合成更大系統,用來儲存風能和太陽能電力。研究人員也計劃將電池的使用壽命延長至 1,500 小時以上。

(首圖來源:MIT News)