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          科學家研發出能低成本、在低溫度條件下運行的新型熔鹽電池

          2021-07-23 11:32  來源:cnBeta.COM  瀏覽:  

          據外媒報道,隨著風能和太陽能等可再生能源的不斷崛起,需要有創造性的解決方案來存儲從自然界中間歇性的能源。一種潛在的解決方案被稱為熔鹽電池,它提供了鋰電池所沒有的優點,不過它也有它自己存在的問題。現在,來自桑迪亞國家實驗室的科學家們提出了一種能解決了這些缺點的新設計,并展示了一種可以工作的熔鹽電池--它可以以更低成本建造并與此同時能存儲比以往版本更多的能量。

          以廉價和高效的方式儲存大量能源是用可再生能源為整個城市供電的關鍵,盡管它有許多優勢,但這正是昂貴的鋰電池技術所欠缺的。熔鹽電池是一種更具成本效益的解決方案,它使用在高溫幫助下能保持熔鹽狀態的電極。這是桑迪亞的科學家們一直在努力改變的。

          “我們一直在努力將熔鹽電池的工作溫度降到盡可能低的物理溫度,”該項目的首席研究員Leo Small說道,“在降低電池溫度的同時還可以整體降低成本。你可以使用便宜些的材料。電池需要更少的絕緣,而連接所有電池的線路可以變得更薄。”

          在商業上,這種電池被稱為鈉硫電池,世界上已經開發了一些該類型電池,但它們通常需要在520到660°F(270到350°C)的溫度下工作。桑迪亞團隊的目標則要低得多,盡管這樣做需要重新思考,因為在高溫下工作的化學物質并不適合在較低的溫度下工作。

          這群科學家們的設計由液態金屬鈉和一種新型液體混合物組成,這種液體混合物由碘化鈉和氯化鎵組成,科學家們稱之為陰極電解質。當電池釋放能量時,化學反應發生進而產生鈉離子和電子以通過高選擇性的分離材料并在另一邊產生熔鹽電池。

          這款鈉硫電池可以在230 °F(110°C)的溫度下工作,經過8個月的實驗室測試、充放電次數超過400次證明了它的價值。此外,它的電壓為3.6伏特,科學家說這比市面上的熔鹽電池高出40%。這可能等同于含有更少電池的版本,因此具有更高的能量密度。


          研究論文作者Martha Gross表示:“由于我們在這篇論文中所報道的新型陰極電解質,我們對能將多少能量注入這個系統感到非常興奮。雖然熔鹽電池已經存在了幾十年、遍布全球,但從來沒有人談論過它們。所以,能降低溫度并獲得一些數據并說‘這是一個真正可行的系統’是非常棒的。”

          現在,科學家們正將注意力轉向降低電池的成本,這可以通過取代比食鹽貴100倍左右的氯化鎵來實現。他們稱,雖然這項技術距離商業化還有5到10年的時間,但對他們有利的是電池的安全性,因為它不會產生火災風險。

          “這是低溫熔鹽電池長期穩定循環的首次演示,”研究作者Erik Spoerke表示,“我們已經打造東西的神奇之處在于,我們已經確定了鹽化學和電化學,這使我們能在230°F的條件下有效地工作。這種低溫碘化鈉結構是對熔融鈉電池的一種改造。”

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