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原型很小，大約是曲棍球的大小。但該裝置背后的科學(xué)的潛在用途是巨大的，預(yù)示著來自間歇性來源（如陽光和風(fēng)）的能量可以長時(shí)間儲(chǔ)存的時(shí)間。PNNL科學(xué)家將相關(guān)工作發(fā)表在Cell Reports Physical Science上。
“在整合大量可再生能源時(shí)，持續(xù)時(shí)間更長的儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于提高電網(wǎng)的彈性非常重要，”美國DOE電力辦公室儲(chǔ)能主任Imre Gyuk說。“這項(xiàng)研究標(biāo)志著向季節(jié)性電池存儲(chǔ)解決方案邁出的重要一步，該解決方案克服了當(dāng)今電池技術(shù)的自放電限制。
可再生能源隨著自然的循環(huán)而起伏。這使得很難將它們包含在可靠，穩(wěn)定的電力流中。例如，在春季的太平洋西北地區(qū)，河流充滿了徑流電力水力發(fā)電大壩，就像風(fēng)猛烈地吹下哥倫比亞峽谷一樣。所有這些電力必須立即利用或最多存儲(chǔ)幾天。有關(guān)更多信息，請參閱IDTechEx關(guān)于2021-2031年固定式儲(chǔ)能電池的報(bào)告。
電網(wǎng)運(yùn)營商希望利用春季的能量，將其存儲(chǔ)在大型電池中，然后在今年晚些時(shí)候釋放它，當(dāng)時(shí)該地區(qū)的風(fēng)力緩慢，河流低，電力需求達(dá)到峰值。這些電池還將增強(qiáng)公用事業(yè)公司在嚴(yán)重風(fēng)暴期間抵御停電的能力，使大量能源在颶風(fēng)，野火或其他災(zāi)難后可以輸入電網(wǎng)。
首先將電池加熱至180攝氏度，使離子流過液體電解質(zhì)以產(chǎn)生化學(xué)能。然后，將電池冷卻到室溫，基本上鎖定電池的能量。電解質(zhì)變成固體，穿梭能量的離子幾乎保持靜止。當(dāng)需要能量時(shí)，電池被重新加熱，能量流動(dòng)。凍融現(xiàn)象是可能的，因?yàn)殡姵氐碾娊赓|(zhì)是熔鹽 - 普通食鹽的分子表親。該材料在較高溫度下是液體，但在室溫下是固體。
熔鹽電池回避了任何讓汽車閑置太久的人都熟悉的問題：電池在閑置時(shí)會(huì)自行放電?？焖俜烹娐?，就像大多數(shù)汽車或筆記本電腦中的電池一樣，會(huì)阻礙設(shè)計(jì)用于存儲(chǔ)能量數(shù)月的網(wǎng)格電池。
值得注意的是，PNNL熔鹽電池在12周內(nèi)保留了92%的容量。
該團(tuán)隊(duì)避免了稀有，昂貴和高反應(yīng)性的材料。相反，鋁鎳熔鹽電池充滿了地球上豐富的常見材料。陽極和陰極分別是鋁和鎳的實(shí)心板。它們浸沒在熔鹽電解質(zhì)的海洋中，這些電解質(zhì)在室溫下是固體，但在加熱時(shí)作為液體流動(dòng)。該團(tuán)隊(duì)在電解質(zhì)中添加了硫 - 另一種常見的低成本元素 - 以增強(qiáng)電池的能量容量。
大多數(shù)高溫熔鹽電池需要陶瓷隔膜，其制造成本更高，并且在凍融循環(huán)期間容易破損。PNNL電池使用簡單的玻璃纖維，這可能是因?yàn)殡姵氐姆€(wěn)定化學(xué)性質(zhì)。這降低了成本，并使電池在進(jìn)行凍融循環(huán)時(shí)更加堅(jiān)固。
電池的能量以每千瓦時(shí)約23美元的材料成本存儲(chǔ)，這是在最近鎳成本飆升之前測量的。該團(tuán)隊(duì)正在探索使用更便宜的鐵，希望將材料成本降至每千瓦時(shí)約6美元，大約是當(dāng)今鋰離子電池材料成本的15倍。電池的理論能量密度為每公斤260瓦時(shí)，高于今天的鉛酸和液流電池。
研究人員指出，為季節(jié)性存儲(chǔ)而設(shè)計(jì)的電池每年可能只充電和放電一到兩次。與設(shè)計(jì)用于為電動(dòng)汽車，筆記本電腦或其他消費(fèi)類設(shè)備供電的電池不同，它們不需要持續(xù)數(shù)百或數(shù)千個(gè)循環(huán)。
Battelle已經(jīng)申請了該技術(shù)的專利。
原標(biāo)題：熔鹽電池：向電網(wǎng)規(guī)模能源的季節(jié)性儲(chǔ)能邁進(jìn)
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