中國儲能網(wǎng)訊：美國能源部西北太平洋國家實驗室(PNNL)的研究人員重新利用了水處理設(shè)施中常用的一種化學物質(zhì)，創(chuàng)造了一種新的大規(guī)模儲能解決方案。這種創(chuàng)新的電池設(shè)計利用了地球上豐富的材料，提供了一種安全、經(jīng)濟的水基液流電池，可以顯著提高風能和太陽能等間歇性能源與國家電網(wǎng)的整合。
發(fā)表在《Nature Communications》上的這項研究報告稱，鐵基電池表現(xiàn)出了卓越的循環(huán)穩(wěn)定性，在1000次連續(xù)充電循環(huán)中保持了98.7%的最大容量。這一性能標志著比之前的鐵基電池有了實質(zhì)性的改進，之前的鐵基電池在更少的循環(huán)中表現(xiàn)出明顯更高的充電容量退化。
自20世紀80年代以來，鐵基液流電池一直在使用，并已商品化。然而，這種新型電池以一種獨特的液體化學配方儲存能量，該配方將帶電的鐵與中性ph值的磷酸基液體電解質(zhì)結(jié)合在一起，這種電解質(zhì)被稱為含氮三膦酸鹽(硝基三甲基膦酸或NTMPA)，這種化學物質(zhì)通常用于抑制水處理廠的腐蝕，在商業(yè)上可以大量使用。
“我們正在尋找一種電解質(zhì)，它可以在室溫和中性pH值的溫和操作條件下將帶電鐵結(jié)合并儲存在液體復合物中，”資深作者李老師說?！拔覀冇袆恿﹂_發(fā)地球上資源豐富、可以在國內(nèi)采購的電池材料?！?
液流電池可以作為電網(wǎng)的備用發(fā)電機，對于包括可再生能源儲存在內(nèi)的脫碳戰(zhàn)略至關(guān)重要。它們可以按不同的規(guī)模建造，從實驗室工作臺模型到城市街區(qū)大小，使它們適用于不同的應用。
電網(wǎng)運營商正越來越多地尋求在靠近消費者的城市或郊區(qū)安裝電池儲能系統(tǒng)(BESS)，在這些地方，安全是一個重大問題。PNNL開發(fā)的液流電池可以幫助解決這些問題，因為它可以在中性pH的水中運行。
“使用類似于我們在這里開發(fā)的化學物質(zhì)的BESS設(shè)備將具有在中性pH值的水中運行的優(yōu)勢，”合著者Aaron Hollas說?！按送?，我們的系統(tǒng)使用了市售的試劑，這些試劑以前沒有被研究過用于液流電池?！?
PNNL電池的初始設(shè)計實現(xiàn)了高達9瓦時每升(Wh/L)的能量密度。雖然這比商業(yè)化釩基系統(tǒng)的25 Wh/L能量密度要小，但新設(shè)計使用的地球豐富材料允許可擴展的建筑來匹配能量輸出需求。
李說:“我們的下一步是通過關(guān)注電壓輸出和電解質(zhì)濃度等方面來提高電池性能，這將有助于提高能量密度。”“我們的電壓輸出低于典型的釩液流電池輸出。我們正在努力改善這一點。”
PNNL的研究人員計劃在2024年在PNNL開放的電網(wǎng)存儲發(fā)射臺(GSL)上擴展這種技術(shù)和其他新電池技術(shù)。
這項技術(shù)對可再生能源部門的潛在影響是深遠的。通過提供可靠高效的能源儲存手段，鐵基流電池可以在穩(wěn)定電網(wǎng)、促進更廣泛地采用可再生能源以及最終促進全球減緩氣候變化的努力方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。
