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美國科學(xué)家正在研究可以改變大型電網(wǎng)儲能的化合物

2018-02-12 10:07:08 中國儲能網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評論 (0)
為了向用戶提供太陽能和風(fēng)能等清潔能源,當(dāng)陽光或者風(fēng)力不足的時候,需要一個可靠的備用儲能系統(tǒng)來提供電能。而解決這個問題的辦法可
      為了向用戶提供太陽能和風(fēng)能等清潔能源,當(dāng)陽光或者風(fēng)力不足的時候,需要一個可靠的備用儲能系統(tǒng)來提供電能。

而解決這個問題的辦法可能是采用多余的太陽能和風(fēng)能來儲能的解決方案,如今現(xiàn)在開發(fā)一種可以顯著提供儲能能力的化合物,這個化合物可以在陽光和風(fēng)力不足的情況下將多余的電能儲存起來使用。在將儲能的能源轉(zhuǎn)化成電能時,可以將攜帶相反電荷的化學(xué)溶液泵入固體電極,從而產(chǎn)生電子交換而提供電力。

這種被稱為氧化還原液流電池的技術(shù)的關(guān)鍵是尋找不僅能“攜帶”足夠的電荷,而且能長期儲存而不會降解的化學(xué)物質(zhì),從而最大限度地儲能和發(fā)電,并最大限度地降低系統(tǒng)的充電成本。

美國羅徹斯特大學(xué)的研究人員與紐約州立大學(xué)布法羅分校的研究人員開展合作,并宣稱他們已經(jīng)研發(fā)了一個很有可能改變能源存儲的格局的化合物。

實(shí)驗(yàn)室的研究人員化學(xué)助理教授艾倫·馬特森(Ellen Matson)在化學(xué)頂級期刊《Chemica lScience》(化學(xué)科學(xué))發(fā)表的一篇論文中描述了所研發(fā)的一種金屬氧化物團(tuán)簇,它具有很好的電化學(xué)特性,其儲能能力幾乎是當(dāng)前的氧化還原液流電池的電化學(xué)物質(zhì)儲能的兩倍。

報告的主要作者,馬特森實(shí)驗(yàn)室三年級博士生勞倫·范戈爾德(Lauren VanGelder)說:“在文獻(xiàn)中,多金屬氧酸鹽的儲能應(yīng)用是非常少見的。在我們的研發(fā)成果推出之前,可能有一兩個例子,俁并沒有真正發(fā)揮這些成果的潛力。”

“這實(shí)際上是分子發(fā)展的一個尚未開發(fā)的領(lǐng)域,”Matson補(bǔ)充說。

應(yīng)用于風(fēng)能和太陽能的液流電池

這個金屬氧化物團(tuán)簇首先在德國化學(xué)家約翰·斯潘德爾(Johann Spandl)的實(shí)驗(yàn)室中研發(fā)出來的,并研究了其磁性。范戈爾德進(jìn)行的測試表明,這個化合物可以將電荷儲存在氧化還原液流電池中,但并不像人們所期望的那樣穩(wěn)定。

然而,Matson所描述的“簡單的分子修飾”,通過采用乙醇基氧化物替換化合物的甲醇衍生的甲醇鹽團(tuán)簇,研究團(tuán)隊能夠擴(kuò)大團(tuán)簇穩(wěn)定的電位窗口,可以更多地存儲在電池中的電能。

馬特森說:“這項工作真的很酷,我們可以通過使用甲醇和乙醇生成乙醇鹽和甲醇鹽團(tuán)簇。這兩種試劑價格低廉,容易獲得,并且使用安全。而其余組成部分的金屬和氧原子是地球豐富的元素。這個系統(tǒng)可以直接高效合成,是電荷載體發(fā)展的一個全新的方向,我們相信,這將在儲能領(lǐng)域樹立一個新的標(biāo)準(zhǔn)。”

這項研究進(jìn)行的電化學(xué)測試采用馬特森在實(shí)驗(yàn)室中使用的設(shè)備和技術(shù)。因此,而布法羅大學(xué)化學(xué)助理教授蒂莫西·庫克(Timothy Cook)和庫克實(shí)驗(yàn)室的四年級研究生安朱拉·科斯瓦塔拉奇(Anjula Kosswattaarachchi)也參與了研究。范戈爾德在Cook實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測試設(shè)備的培訓(xùn),并幫助科斯瓦塔拉奇合成化合物。

這兩個研究小組申請了美國國家科學(xué)基金會的資助,作為正在進(jìn)行的合作項目的一部分,將進(jìn)一步完善用于商業(yè)氧化還原液流電池的團(tuán)簇。

馬特森強(qiáng)調(diào)了范戈爾德在對團(tuán)簇進(jìn)行初步測試和實(shí)驗(yàn)所發(fā)揮的“關(guān)鍵作用”。“作為一個三年級的研究生,她做了一個令人難以置信的工作,在推動實(shí)驗(yàn)室的研究工作中發(fā)揮了重要的作用。”馬特森說。

馬特森去年獲得的一項大學(xué)生物技術(shù)基金使實(shí)驗(yàn)室能夠購買研究所需的電化學(xué)設(shè)備。馬特森實(shí)驗(yàn)室的Patrick Forrestal也參與了這項研究。

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責(zé)任編輯:售電衡衡

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