受到挑戰的驅動,大大降低了在可再生能源上存儲可再生能源的成本,同時又吸收了更多的能源,一群科學家開發出一種由硫,空氣,水和鹽組成的電池 - 所有現成的材料 - 與目前市場上的電池相比,生產成本低近100倍,並且可以存儲鉛酸電池的兩倍的能量。 本發明人將其原型展示在焦耳。

硫電池

“越來越清楚的是,為了使可再生能源成為我們發電系統的主要部分,如果不是全部,它需要匹配我們作為一個社會的需求的產出,”資深作者Yet-麻省理工學院材料科學與工程係明清。 “我們認為這項工作有助於推動我們朝著正確的方向發展,希望這是可能的,但是我們需要很快推進,因為我們沒有太多的時間。”

可再生能源的批評之一是其可變性。例如,有時候雲會在太陽前面或風向下衰落,因此能夠為那些停機時間儲存能量是不間斷能量流動的關鍵。目前,能源儲存與可再生能源的耦合還處於起步階段 - 它確實發生,但是由太陽能和風能產生的總量實際存儲了很小的百分比,而儲能成本則是一個最大的障礙。

在能源部長朱鎔基下,能源部能源儲存研究聯合中心設定了“5-5-5”的目標(意味著成本降低5倍,能源密度提高5倍,在5年內完成)用於電網存儲。作為回應,蔣介石集團專注於問題的第一部分,研究如何以低成本/每儲能計量(美元/千瓦時,美元/千瓦時)創建一個存儲單元,這取決於成本陰極,陽極和電解質。目前的化學成本通常在10美元至100美元/千瓦時之間,因為電池材料通常需要從全球採礦和運輸。

蔣介石和他的同事們特別關注硫磺的潛力 - 這是一種非常重要的天然氣產品,非常適合作為輕型廉價蓄電池的核心部件。所有電池都由正極,負極和電解質組成,用於攜帶電荷,研究組希望了解陰極中的硫和陰極是否可以是電解質。

蔣介石說:“我們正在尋找一種正電極,這種正電極的成本也非常低,我們可以用硫作為負電極。” “通過意外的實驗室發現,我們發現實際上可能是氧氣,因此空氣,我們需要添加一個其他組件,這是一個電荷載體,在硫和空氣電極之間來回移動,結果是成為鈉“。該電池的總化學成本約為1美元/度。

一旦研究人員決定組件,他們就需要決定剩下的電池是什麼樣的。由於電池的所有化學成分都溶解在水中,所以它們決定了一種流動電池結構,其中通過泵和管的安裝,電荷使得電池的組件彼此流動,產生化學有助於捕獲電子的反應。這種方法的一個並發症是可以存儲的電荷量取決於陽極和陰極中的液體量。這意味著電池需要佔用比傳統使用的更多的空間,但材料的成本抵消了這種缺點。

“我們希望讓社區更多地考慮長期存儲,當我們將可再生能源滲透到能源網絡上時,我們將需要更多的存儲空間。”Chiang說。 “例如,有季節變化,我們必須弄清楚如何應對這種情況,到目前為止,電化學儲存不是人們考慮適應季節變化的第一件事,只是因為它的成本是如此之高“。

研究人員計劃繼續努力使其蓄電池更有效率,降低電池架構的成本,並提高其使用壽命 - 目前它可以運行長達1,500小時,但遠遠不能滿足5-20年的使用壽命在實踐中。他們還在考慮如何最好地擴展其原型以及在何處進行商業測試。