Récemment, un article scientifique publié dans Nature-Energy du magazine Nature's Energy a suscité de vives inquiétudes dans la communauté mondiale de l'énergie.Une nouvelle étude de l'Université de Stanford apporte un nouvel espoir pour le stockage d'énergie à grande échelle. Le matériel de l'école est un nouveau type de pile à hydrogène-manganèse hydrogène (Mn-H), inventé par le célèbre groupe expérimental chinois Cui Wei, rechargeable plus de 10 000 fois et capable de plus de 10 ans de stabilité, à faible coût et longue durée de vie. Les performances potentielles d'une densité énergétique élevée devraient entraîner d'énormes changements dans le domaine du stockage d'énergie à grande échelle.
Selon le premier auteur de l'étude, le Dr Chen Wei de la Stanford University School of Materials Science and Engineering a montré que la pile au manganèse hydrogène inventée utilise un carbone de surface élevée comme collecteur de courant positif et un sulfate de manganèse facilement soluble comme électrolyte. L'hydrogène contrôlé par un catalyseur agit comme une électrode négative.La batterie est différente de toute cellule d'eau précédente dans la conception, le principe de charge et de décharge, la méthode d'essai et la performance.
Les résultats montrent que la batterie au manganèse à hydrogène présente de très bonnes performances électrochimiques, telles qu'une tension de décharge stable de 1,3 volts, un débit de décharge élevé de 100 mA / cm 2, Plus de 10.000 cycles de stabilisation, et densité d'énergie de masse élevée de 139Wh / kg et densité d'énergie de volume de 210Wh / L. En outre, la batterie est facilement agrandie pour le stockage d'énergie à grande échelle.
Les technologies existantes de stockage d'énergie à grande échelle (telles que le stockage d'énergie par pompage, le stockage d'énergie par air comprimé) et diverses batteries d'accumulateurs d'énergie (telles que les batteries au lithium-ion, les batteries au sodium et au soufre, etc.). Cui Wei a déclaré: «L'invention des batteries au manganèse à hydrogène aura un modèle de stockage d'énergie à grande échelle. Cela aura un impact important et réduira les graves émissions de carbone et la pollution de l'air provoquées par les combustibles fossiles traditionnels.
Dans le domaine du stockage d'énergie à grande échelle, dans le but d'atteindre cet objectif, les scientifiques ont développé un grand nombre peut dire qu'un système efficace de batteries, notamment de batteries lithium-ion, batteries au plomb-acide, batteries d'écoulement, des batteries de soufre de sodium, la batterie de métal liquide et ainsi de suite. Cependant, ces batteries n'ont pas une faible densité d'énergie, une durée de vie courte, un coût élevé, des conditions de travail difficiles et un long chemin à parcourir dans des applications pratiques.
Il est principalement limité par plusieurs facteurs, notamment le système cellulaire, la densité énergétique des batteries plomb-acide 30-50 Wh / kg, les batteries liquides <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 ° C.
Selon la recommandation actuelle du ministère américain de l'Énergie, les accumulateurs pouvant être utilisés pour le stockage d'énergie à grande échelle doivent répondre aux conditions suivantes: L'énergie pouvant être chargée et déchargée en une heure est d'au moins 20 kilowatts. pas moins de 10 ans. d'un point de vue pratique, pour satisfaire les conditions ci-dessus ne sont pas le prix de la batterie devrait être supérieur à 2 000 $, soit le prix par kilowattheure de stockage d'énergie doit être inférieure à 100 $.
Le professeur Cui Yi a présenté une nouvelle idée il y a trois ans - le manganèse et de l'hydrogène ont été utilisés comme positifs et négatifs, à faire l'électrolyte de l'eau, en théorie, devrait être en mesure de réaliser le stockage d'énergie à grande échelle de la densité d'énergie, le prix et d'autres aspects de la vie exigences strictes. sous la direction du professeur Cui Yi, qui ont effectué plus de trois années d'exploration et d'expérimentation dans le test de stagiaire post-doctoral de nationalité chinoise à. Université de Stanford Chen Chen a déclaré que la batterie d'hydrogène pour l'appareil et les paramètres après des expériences de test répétées ne pas moins d'un millier de fois, ils ont finalement obtenu un dispositif de conditions optimales et de test pour obtenir d'excellentes performances de la batterie. cette batterie nouvellement développée ne peut toujours pas claire après la charge et décharges répétées 10.000 fois Decay, la vie de la batterie a atteint une augmentation d'un ordre de grandeur sur la base des méthodes principales de stockage d'énergie existantes.
Chercheur postdoctoral de laboratoire de Cui Wei Chen Wei montre le prototype de batterie
Le prototype des nouvelles environ 3 pouces de hauteur de piles au manganèse sont actuellement disponibles produire de l'hydrogène à environ 20 milliwatts (mWh) de puissance, ce qui est presque le niveau d'énergie sur un trousseau de flash LED. Néanmoins, l'expérience croire que cette après améliorer encore la technologie originale devrait réaliser l'industrialisation des applications de stockage d'énergie à grande échelle dans un proche avenir.
Yi Cui a déclaré la technologie est encore au stade expérimental, qui est TF prototype expérimental pour d'autres optimisations principalement dans deux aspects, l'un pour augmenter la densité d'énergie de la batterie, le second est de réduire le coût de la batterie. Par exemple, dans la première platine comme catalyseur utilisé dans l'expérience, et maintenant envisager de trouver des alternatives moins chères. et après optimisation, le groupe de recherche continuera d'être des essais à grande échelle pertinente et pilote. le professeur Cui Yi a été brevets liés, et a été créé l'entreprise, la préparation Industrialisation
Cui Yi en vue, le marché du stockage d'énergie globale à grande échelle la taille jusqu'à un billion de dollars, une fois que la batterie de manganèse d'hydrogène peut être prévu pour réaliser des applications industrielles, il fera de l'énergie propre réseau plus stable et apporte importance au développement socio-économique. grandes centrales d'énergie propre, petite électricité des ménages dans les zones résidentielles et sont susceptibles de bénéficier. par contre, l'application industrielle de la batterie d'hydrogène manganèse véhicules électriques sera également possible de faire autre approche universelle, pourrait fournir un réseau électrique stable pour atteindre cet objectif Possibilité
