في الآونة الأخيرة ، أثارت مقالة أكاديمية نُشرت في مجلة نيتشرز إنرجي تحت عنوان "الطبيعة" قلقاً كبيراً في مجتمع الطاقة العالمي ، حيث تجلب نتيجة بحثية جديدة من جامعة ستانفورد أملاً جديداً لتخزين الطاقة على نطاق واسع. جديد تصحيح بطارية المواد القائمة على المياه الشهير البروفيسور الصيني يي كوي تجربة اختراع - الهيدروجين بطارية المنغنيز (المنغنيز-H) - قد تكون قابلة لإعادة الشحن أكثر من 10،000 مرات، والأداء مستقرة يمكن أن يتحقق لأكثر من 10 عاما من انخفاض تكلفته، وحياة طويلة. من المتوقع أن يؤدي الأداء المحتمل لكثافة الطاقة العالية إلى تغييرات هائلة في مجال تخزين الطاقة على نطاق واسع.
ووفقا للمؤلف الأول من نتائج كلية علوم وهندسة المواد في جامعة ستانفورد، قدم الدكتور تشن وى، المنغنيز بطارية الهيدروجين اخترعوا استخدام سطح عالية الكربون المنطقة في جامع الحالي القطب الموجب، قابل للذوبان في المنغنيز المياه كبريتات الملح كما المنحل بالكهرباء، يعمل الهيدروجين الذي يسيطر عليه العامل الحفاز كقطب سالب ، وتكون البطارية مختلفة عن أي خلية مائية سابقة من حيث التصميم ، ومبدأ الشحن والتفريغ ، وطريقة الاختبار والأداء.
وأظهرت النتائج أن بطارية الهيدروجين المنغنيز لديها أداء كهروكيميائي جيد جدا ، مثل جهد تفريغ ثابت 1.3 فولت ، نسبة عالية من التفريغ الحالي 100mA / سم 2، حلقة استقرار أكبر من 10،000 مرات، وارتفاع كثافة الطاقة كتلة 139Wh / كغم وكثافة الطاقة الحجمية من 210Wh / L. وعلاوة على ذلك، يتم تضخيمه البطارية بسهولة لتخزين الطاقة على نطاق واسع.
التخزين الشامل هي التكنولوجيا الأساسية من مصادر الطاقة المتجددة لتحقيق أغراض عامة. تقنيات التخزين كتلة التقليدية (على سبيل المثال، ضخ المائية مضغوطة تخزين الطاقة الهواء)، ومجموعة متنوعة من خلايا تخزين الطاقة (على سبيل المثال، بطارية ليثيوم أيون، وبطارية الصوديوم والكبريت، تدفق البطارية) الخ هناك مشاكل مختلفة، لا تستطيع ان تلبي سعة التخزين الكبيرة رخيصة وآمنة وارتفاع كثافة الطاقة ومتطلبات الاستقرار عالية أعرب يي كوي: سوف نمط التخزين الشامل [أبوس المنغنيز بطارية الهيدروجين من هذا الاختراع سيكون لها تأثير كبير وتزيد من تخفيف انبعاثات الكربون الخطيرة وتلوث الهواء الناجم عن الوقود الأحفوري التقليدي.
في مجال تخزين الطاقة على نطاق واسع، من أجل تحقيق هذا الهدف، طور العلماء الكثير يمكن أن يقال أن وجود نظام فعال من البطاريات، بما في ذلك بطاريات ليثيوم أيون، وبطاريات الرصاص الحمضية، والبطاريات تدفق، بطاريات كبريت الصوديوم، بطارية المعدن السائل وهلم جرا. ومع ذلك، هذه البطاريات ليست منخفضة كثافة الطاقة، دورة حياة قصيرة، وتكلفة مرتفعة للغاية، وظروف العمل القاسية، في الممارسة العملية لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه.
يقتصر أساسا من قبل العديد من العوامل بما في ذلك نظام الخلية، وكثافة الطاقة من بطاريات الرصاص الحمضية فقط 30-50 واط / كجم، البطاريات السائلة <50 Wh/l; 在循环寿命上, 铅酸电池<500次, 钠硫电池<1500次; 在封装成本上, 锂离子电池~250$/kWh, 铅酸电池~170$/kWh, 流体电池~450$/kWh; 在工作温度上, 钠硫电池要求300-350 ℃, 液态金属电池要求>450 ℃.
وفقا لتوصيات الحالية للوزارة الطاقة الأمريكية، ويمكن استخدامها على نطاق واسع بطارية تخزين الطاقة يحتاج إلى تلبية الشروط التالية: ساعة واحدة الطاقة المسؤول عن تصريف يمكن أن يكون ما لا يقل عن 20 كيلو واط يمكن أن تدعم 5000 ما لا يقل عن المسؤول عن تصريف، وخدمة الحياة لا تقل عن 10 سنوات. من الناحية العملية، لتلبية الشروط المذكورة أعلاه ليست سعر بطارية ينبغي أن يكون أعلى من 2000 $، وهذا هو، يجب أن يكون السعر لكل كيلوواط ساعة من تخزين الطاقة أقل من 100 $.
وضع أستاذ تسوى يي إلى الأمام فكرة جديدة قبل ثلاث سنوات - استخدمت المنغنيز والهيدروجين كما الإيجابية والسلبية، للقيام بالكهرباء المياه، من الناحية النظرية، ينبغي أن تكون قادرة على تحقيق تخزين الطاقة على نطاق واسع في كثافة الطاقة والسعر وغيرها من جوانب الحياة وقالت المتطلبات الصارمة. تحت إشراف البروفيسور تسوى يي، التي أجرت أكثر من ثلاث سنوات من الاستكشاف والتجريب في اختبار الجنسية الصينية زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة ستانفورد تشن تشن البطارية الهيدروجين للجهاز والمعلمات بعد التجارب المتكررة اختبار تفعل ما لا يقل عن ألف مرة، وأخيرا حصلت على الجهاز واختبار الأمثل شروط للحصول على أداء البطارية ممتازة. هذه البطارية وضعت حديثا لا يمكن لا تزال واضحة بعد تهمة المتكررة والتفريغ 10،000 مرة تسوس، وعمر البطارية لتحقيق أمر من تحسين حجم بالطريقة القائمة على التخزين الرئيسي.
أثبت المختبر ما بعد الدكتوراه الباحث يي كوي تشن بطارية النموذج
النموذج الأولي للالجديدة حوالي 3 بوصات بطاريات المنغنيز عالية متوفرة حاليا إنتاج الهيدروجين في حوالي 20 ملي واط (ميجاوات) من الكهرباء، وهو ما يقرب من مستوى الطاقة في حلقة رئيسية فلاش LED. ومع ذلك، فإن التجربة يعتقدون أن هذا بعد زيادة تحسين من المتوقع أن يحقق تصنيع تطبيقات تخزين الطاقة على نطاق واسع في المستقبل القريب التكنولوجيا الأصلية.
وقال يي كوي التكنولوجيا لا تزال في المرحلة التجريبية، وهو TF نموذج تجريبي لمزيد من التحسينات أساسا في جانبين، واحد لزيادة كثافة الطاقة للبطارية، والثاني هو للحد من تكلفة البطارية. على سبيل المثال، في وقت سابق البلاتين كمحفز المستخدمة في التجربة، والآن تنظر إلى إيجاد بدائل أرخص. وبعد الحصول الأمثل، فإن فريق البحث أن يظل اختبار على نطاق ذات الصلة والتجريبية. وقد قدم البروفيسور تسوى يي براءات الاختراع ذات الصلة، وقد تم تأسيس الشركة، والإعدادي التصنيع.
تسوى يي في الرأي، وعلى نطاق واسع حجم السوق تخزين الطاقة العالمي تصل إلى تريليون دولار، مرة واحدة يمكن أن يتوقع البطارية المنغنيز الهيدروجين لتحقيق كما التطبيقات الصناعية، وستجعل الطاقة النظيفة الشبكة أكثر استقرارا، ويجلب التنمية الاجتماعية والاقتصادية الهامة. محطات توليد الطاقة الطاقة النظيفة كبيرة والكهرباء المنزلية الصغيرة من المناطق السكنية، ومن المرجح أن تستفيد من ذلك. ومن جهة أخرى، فإن تطبيق الصناعي من السيارات الكهربائية المنغنيز بطارية الهيدروجين يكون من الممكن أيضا لتحقيق مزيد من نهج عالمي، يمكن أن توفر شبكة الكهرباء مستقرة لتحقيق هذا الهدف الاحتمال.
