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氫燃料動力鋰電池的發(fā)展仍存在問題

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年08月26日  

據(jù)國外媒體報道,目前,美國麻省理工學(xué)院機械工程副教授卡倫布伊與研究小組最新設(shè)計出一種新型可充電流體電池,無須依靠于造價高昂的間隔膜來生成和存儲電能。流體電池原型每平方厘米出現(xiàn)的能量是其他間隔膜電池系統(tǒng)的3倍,其功率密度以數(shù)量級高于多數(shù)鋰離子電池和其他商業(yè)和試驗?zāi)芰看鎯ο到y(tǒng)。這項最新研究報告發(fā)表在近期出版的《自然通訊》雜志上。


可再生能源正逐漸由輔助能源變?yōu)橹鲗?dǎo)能源。但由于可再生能源具有不繼續(xù)、不穩(wěn)定和不可控的非穩(wěn)態(tài)特性,使得可再生能源的普及使用要配置大規(guī)模(功率大和容量大)儲能技術(shù)。因此,大規(guī)模儲能技術(shù)是當(dāng)前國內(nèi)外的研究熱點。


判斷大規(guī)模儲能技術(shù)將來方向要怎么樣,非得同時兼顧3個方面:1.安全性﹔2.生命周期的經(jīng)濟性﹔3.生命周期的環(huán)境負(fù)荷。尤其要留意的是,有關(guān)大規(guī)模儲能技術(shù)而言,由于輸出功率和儲能容量大,發(fā)生安全事故或者環(huán)境友好性不好,會造成嚴(yán)重的危害和重大損失。


近幾年來人們提出了多種可充電液流電池或流體電池,如鋰離子流體電池、氫氯流體電池、氫溴流體電池等。特別是氫氯流體電池、氫溴流體電池國內(nèi)外有許多單位都在研究。近年來,研究人員也提出了多種不要離子交換膜的液流電池。


如我國工程院院士楊裕生的研究團隊開發(fā)的鋅鎳單液流電池體系。英國南安普頓大學(xué)Derekpletcher研究團隊開發(fā)了鉛酸單液流電池體系等,這些體系與已達(dá)到實用化技術(shù)成熟度的全釩液流電池相比,僅僅是在某一個方面有一些優(yōu)點或有一些創(chuàng)新。但是在綜合性能方面還有很多問題。


卡倫研究團隊最近在《自然通訊》雜志上發(fā)表的氫溴燃料動力鋰電池,利用在筆直甲醇燃料動力鋰電池中已有相關(guān)研究的層流原理的兩相流技術(shù),通過電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,省略了容易被反應(yīng)生成物氫溴酸腐蝕的正、負(fù)極之間的隔膜。


由于以杜邦公司的Nafion離子交換膜為代表的全氟磺酸膜價格昂貴。所以有一種誤解,認(rèn)為電池只要使用隔膜成本就會很高,其實鉛酸蓄電池隔膜和國產(chǎn)的鋰離子電池多孔隔膜和全釩液流電池用非氟離子傳導(dǎo)膜成本都很低。


另外,從電池正負(fù)極活性物質(zhì)、反應(yīng)產(chǎn)物特性及反應(yīng)特點分解,卡倫團隊研發(fā)的這種電池能否有使用價值,尚有一系列科學(xué)和技術(shù)難題有待沖破。


首先是電池中使用了溴。溴是具有刺激性氣味的發(fā)煙揮發(fā)性液體,其煙霧能強烈地刺激眼睛和呼吸道,對多數(shù)金屬和有機物均有侵蝕用途。具有毒性。其二,電池反應(yīng)生成物氫溴酸具有強酸型和與鹽酸相近的刺激味。除鉑、金等貴金屬外,對其他金屬皆有腐蝕性,生成金屬溴化物。其三,電池反應(yīng)要消耗氫氣,氫氣的來源問題有待處理,倘若以電解水制氫,出現(xiàn)1個標(biāo)準(zhǔn)立方米的氫氣要4kWh(度)電,而1個標(biāo)準(zhǔn)立方米的氫氣通過燃料動力鋰電池發(fā)電,僅能發(fā)不到1.5kWh(度)電。所以,這種電池的能量效率將會很低。


綜上所述,從氫溴燃料動力鋰電池本身特性而言,依然有很多關(guān)鍵問題尚須處理,有無使用價值依然要進一步的研究才能判斷。


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