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美国打造新型态水基锰氢电池 有望发展成电网级储能设备

发布日期:2018-05-14 浏览次数:631
 大型储能系统未来将越来越重要,为了研发安全、低成本与高效率储能电池与系统,美国斯坦福大学透过水与盐打造出新型态水基锰氢(manganese hydrogen)电池,盼望该电池能储存风能与太阳能,有效利用再生能源电力并发展成电网级储能设备。

太阳能与风能为当今受欢迎再生能源技术,但该产业为间歇性能源,有效储存多余电力为解决缺电与电力供过于求之道,其中锂离子电池虽然为储能技术龙头,不过大规模建置锂离子储能电厂将所费不赀,也需要定期更换电池。
 

而斯坦福大学研发的新型锰氢电池可解决成本与电池寿命挑战,可望发展为电网级储能系统。斯坦福材料科学教授崔屹指出,团队把一种特殊盐溶于水与电极,产生可逆化学反应,以氢气的形式储存再生能源电力。
 

为将电力转换成氢气,团队首先将一种常见于干电池、肥料、纸类的工业盐「硫酸锰」溶于水中制成锰氢电池,当电力通过硫酸锰溶液时会触发化学反应,并在电极产生二氧化锰粒子,而多余电子则形成氢气,可在需要电力时做为燃料燃烧或重新产生电力。
 

目前工程师已经成功利用氢气发电,下一步则是证明该水基电池可重复充电。团队借由将电源接上能源用尽的电池原型,将电极上的二氧化锰粒子与水结合,补充溶液中的硫酸锰盐。一旦补足溶液中的盐分,电子将会过剩并再次重复循环。
 

该研究目前仍处于初步阶段,约 7.6 公分的原型能产生 20 毫瓦小时电力,约可为 LED 手电筒供电,而研究员相信该技术可扩展至工业级储能系统,充放电高达 1 万次,打造寿命远远超过十年的电池。
 

崔屹表示,考量到水基电池预期寿命,预计可以 1 美分让 100 瓦灯泡持续发亮 12 小时,而团队相信该技术将能满足美国能源部(DOE)对公用事业规模储能系统目标。根据能源部建议,储能系统得在一小时内释放至少 20kw 电力,且最少能重复充电 5,000 次,使用寿命则为 10 年或以上,而为了让电池具有实际应用性,储能系统成本得在 2,000 美元以下,大约是每 KWh 100 美元。
 

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