Если вы когда-либо ездили на север в Сан-Франциско из Лос-Анджелеса на шоссе 5, вы, скорее всего, столкнетесь с большой ветровой электростанцией в пути. Это самый знаковый Калифорнийский центр энергии ветра Alta. До 2013 года это была также самая большая ветряная электростанция в Соединенных Штатах.
Фактически, если вы выберете разные маршруты, то по-прежнему есть возможности встретиться с несколькими уникальными ветряными электростанциями по пути на север. Калифорния является одной из самых ранних крупномасштабных областей для ветроэнергетики и производства солнечной энергии в Соединенных Штатах. Пивоварение в области развития энергетики 2025 лет назад Калифорния стремится к достижению 50% электроэнергии из устойчивой энергетики.
Возобновляемая чистая энергия, представленная ветровой энергией и солнечной энергией, является наилучшим способом облегчить нехватку глобальных ресурсов, изменение климата и загрязнение окружающей среды. В мазе солнечная и ветровая энергия - все прерывистая энергия, и одно облако может влиять на солнечные батареи. Стабильность производства электроэнергии. В то же время из-за отсутствия эффективного крупномасштабного оборудования для хранения энергии отходы энергии ветра и солнечной энергии во всем мире чрезвычайно серьезны. Поэтому исследование электрохимических устройств хранения энергии, таких как батареи, чрезвычайно критично.
30 апреля научная статья, опубликованная в Nature's Energy под названием «Природа», привлекла внимание мирового энергетического сообщества. Новый исследовательский результат из Стэнфордского университета приносит новую энергию крупномасштабному хранению энергии. Надеюсь, что материал этой школы - это новый тип водяного аккумулятора - марганцевой водородной батареи (Mn-H), предложенный известной экспериментальной группой китайского профессора Цуй Вэй, который может быть переработан более 10 000 раз! Его потенциал - низкая стоимость, долгий срок службы, высокая плотность энергии. Ожидается, что производительность приведет к огромным изменениям в области крупномасштабного хранения энергии.
Лауреаты Нобелевской премии, которые всегда поощряли разработку новых энергетических технологий, бывший министр энергетики США, ныне профессор Стэнфордского университета Стивен Чу, с нетерпением ожидают дальнейшего улучшения вышеуказанных результатов исследований. Он сказал: «Хотя точные материалы и дизайн по-прежнему Необходимы дальнейшие исследования и разработки, но этот прототип демонстрирует новый научный и технический подход к получению недорогих, долговечных крупногабаритных аккумуляторных батарей.
На следующий день (1 мая) публикации в газете американский тележурналист и репортер американской китайской сети впервые посетили лабораторию материалов Стенфордского университета Цуй Вэй, чтобы узнать больше об этом новом типе батареи.
Цуй Вэй Лаборатория Постдокторант Чэнь Вэй показывает прототип батареи
Изображение с официального сайта Stanford
В настоящее время новый марганцево-марганцево-водородный аккумулятор на основе 3-нанометрового прототипа составляет всего около 20 милливатт-часов (мВт-ч) мощности, что примерно соответствует уровню энергии светодиодной вспышки, которая висит на бретеле. Несмотря на это, экспериментаторы полагают, После дальнейшего совершенствования, эта оригинальная технология, как ожидается, в ближайшем будущем начнет индустриализацию крупномасштабного хранения энергии. Руководитель этой исследовательской группы профессор Цуй Вэй из Департамента материалов Стэнфордского университета заявил: «Мы считаем, что эта прототипная технология будет отвечать требованиям Министерства энергетики. Практическая цель крупномасштабного хранения энергии.
Согласно действующей рекомендации Министерства энергетики США, батареи, которые могут использоваться для крупномасштабного хранения энергии, должны удовлетворять следующим условиям: энергия, которую можно заряжать и разряжать за один час, составляет не менее 20 киловатт, и может поддерживаться не менее 5 тысяч зарядов и разрядов, а срок службы Не менее 10 лет. С практической точки зрения цена батареи, которая удовлетворяет вышеуказанным условиям, не должна превышать 2000 долларов США, то есть цена на хранение энергии за киловатт-час составляет менее 100 долларов США.
Для достижения этой цели ученые из разных областей предпринимали различные попытки. В области крупномасштабного хранения энергии появилось много батарейных систем, в том числе литий-ионные батареи, свинцово-кислотные батареи, проточные батареи и натриевая сера. Батареи, жидкие металлические батареи и т. Д. Однако эти батареи не имеют низкой плотности энергии, короткого срока службы, высокой стоимости, суровых условий работы и долгого пути для практического применения.
Плотность энергии
Свинцово-кислотная батарея: 30-50 Втч / кг, аккумуляторная батарея: <50 Wh/l.
Жизненный цикл
Свинцово-кислотная батарея: <500次, 钠硫电池: <1500次.
Стоимость пакета
Литиево-ионный аккумулятор: ~ 250 $ / кВтч, свинцово-кислотная батарея: ~ 170 $ / кВтч, жидкостная батарея: ~ 450 $ / кВтч
Рабочая температура
Натрий-серная батарея: 300-350 ° C, жидкий металлический аккумулятор:> 450 ° C.
Сравнение основных ограничений нескольких аккумуляторных систем
В связи с этим профессор Цуй Вэй из Департамента материалов Стэнфордского университета предложил новую концепцию три года назад. Марганец и водород были использованы в качестве положительных и отрицательных электродов соответственно, а вода использовалась в качестве электролита. Теоретически, должно быть возможно реализовать крупномасштабное хранение энергии в энергии. Плотность, срок службы и цена и многие другие строгие требования.
Профессор Цуй Вэй, опрошенный американской китайской сетью
Американский китайский чиновник Jun Jun фото
Цуй Вэй (слева) и студенты в лаборатории
Цуй Вэй является одним из мировых лидеров в области наноматериалов и в настоящее время является профессором Стэнфордского университета. Он также является профессором Национальной лаборатории ускорителей Стэнфорда SLAC и старшим научным сотрудником в Институте энергии Precourt.
Цуй Хао также является членом Стэнфордского био-X и Института неврологии Стэнфордского университета. Под руководством профессора Цуй Вэй Чэнь Вэй, научный сотрудник китайского Стэнфордского университета, провел более трех лет исследований и экспериментальных испытаний. «Нам нужно многократно отлаживать устройство водородной батареи и ее параметры, чтобы постоянно оптимизировать экспериментальные результаты», - сказал Чэнь Вэй. «Соответствующий эксперимент был проведен не менее 1000 раз», и, наконец, было получено оптимизированное устройство и условия испытаний. Превосходная производительность батареи. Это означает, что недавно разработанная батарея по-прежнему не может иметь значительного спада после повторного заряда и разряда в 10 000 раз. Это эквивалентно увеличению времени автономной работы на основе существующих основных методов хранения энергии.
Электрохимические характеристики батареи Mn-H
Исследовательская группа Кью Вэй, опубликованная в статьях «Природная энергия»
Чэнь Вэй, опрошенный американской китайской сетью
Американский китайский чиновник Jun Jun фото
«Технология все еще находится на экспериментальной стадии». Профессор Цуй Вэй рассказал американской китайской сети, что его исследовательская группа также оптимизирует экспериментальный прототип. Эти оптимизации в основном сосредоточены на двух аспектах: один - увеличить плотность энергии батареи, а другой - снизить стоимость батареи. Например, использование платины в качестве катализатора в более ранних экспериментах должно было найти более дешевые альтернативы. После оптимизации исследовательская группа продолжит проводить соответствующие пилотные и крупномасштабные эксперименты. В Стэнфордском университете, который всегда придавал большое значение интеграции производства, образования и исследований. С одобрением профессор Цуй Вэй получил соответствующие патенты и создал компании для подготовки к индустриализации.
По словам Цуй Вэй, когда можно будет промышленно спроектировать и использовать энергию Mn-H, это сделает сеть чистой энергии более стабильной и приведет к социальному и экономическому развитию. Важное продвижение. Это может извлечь выгоду из крупномасштабных электростанций с чистой энергией, а также жилых районов и бытовой электроэнергии. Например, согласно текущим экспериментальным данным, стоимость хранения 12 часов электрической энергии для 100-ваттной лампы 1 цент.
С другой стороны, индустриализация и применение батареи Mn-H также облегчат популяризацию электромобилей. Аккумулятор Mn-H может стабилизировать энергосистему для достижения этой цели.