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電網儲能用新鐵基液流電池問世

美國能源部太平洋西北國家實驗室團隊在一種新的電池設計中,創新性地將水處理設施中使用的一種常見化學品用于大規模儲能。這一設計為造出安全、經濟的水基液流電池開辟了新途徑,同時該電池由儲備豐富的材料制成,為將風能和太陽能等間歇性能源納入國家電網提供了可能。研究成果發表在最新的《自然·通訊》上。

  此次實驗室規模的新鐵基電池,在連續1000次充電循環中表現出顯著的循環穩定性,同時保持其最大容量的98.7%。相比之下,先前類似鐵基電池在更少的充電周期內,充電容量會下降兩個數量級。

  鐵基液流電池將能量儲存在一種獨特的液體化學物質中,稱為含氮三膦酸酯、次氮基三甲基膦酸(NTMPA)。該物質能將帶電鐵與中性pH值的磷酸鹽基液體電解質或能量載體相結合。至關重要的是,該物質在工業上可大量獲得,因為它通常被水處理廠用于抑制腐蝕。

  液流電池由兩個腔室組成,每個腔室都充滿不同的液體。電池通過電化學反應充電,并以化學鍵的形式儲存能量。當連接到外部電路時,它們會釋放能量,從而為電氣設備供電。

  液流電池可作為電網的備用發電機,是可再生能源儲能脫碳戰略的關鍵支柱之一。它們的優點是能以任何規模建造,從實驗室工作臺規模到城市街區的大小均可。

  研究團隊的初始設計能量密度可以達到9瓦時/升,相比之下,商業化的釩基系統的能量密度為25瓦時/升。但用地球上儲量豐富的材料構建的新系統,可輕松進行擴展以提供相同的能量輸出。

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