Vor kurzem in „Nature“ Zeitschrift - in einem wissenschaftlichen Artikel „natürliche Energie“, was zu großer Besorgnis der weltweite Energieindustrie zu einer neuen Forschung von der Stanford University neue Hoffnung auf die groß angelegte Energiespeicherung zu bringen. neue Materialien auf Wasserbasis Batterie Korrektur berühmte chinesischen Professor Yi Cui Experiment Erfindung - Wasserstoff-Batterie Mangan (Mn-H) - stabile Performance wiederaufladbar mehr als 10.000 mal, seit mehr als 10 Jahren seiner niedrig Kosten, langen Lebensdauer kann erreicht werden kann. Es wird erwartet, dass die potentielle Leistung einer hohen Energiedichte zu enormen Veränderungen im Bereich der Energiespeicherung im großen Maßstab führt.
Gemäß dem ersten Autor des Ergebnisses der School of Materials Science and Engineering an der Stanford University, Dr. Chen Wei eingeführt, erfanden sie Mangan-Wasserstoff-Batterie die Verwendung von Kohlenstoff mit großer Oberfläche wie der positiven Elektrodenstromkollektor, in Wasser löslich Mangansulfatsalz als Elektrolyt, Der durch den Katalysator gesteuerte Wasserstoff stellt eine negative Elektrode dar. Die Batterie unterscheidet sich in Design, Lade- und Entladeprinzip, Testmethode und Leistung von jeder anderen Wasserzelle.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Mangan-Wasserstoff-Batterie eine sehr gute elektrochemische Leistung aufweist, wie eine stabile Entladungsspannung von 1,3 Volt, eine hohe Entladestromrate von 100 mA / cm 2Ist die Schleifenstabilität von mehr als 10.000-fach, und eine hohe Massenenergiedichte von 139Wh / kg und die volumetrische Energiedichte von 210Wh / L. Ferner ist die Batterie leicht für große Energiespeicher verstärkt.
Massenspeicher die Kerntechnologie der erneuerbaren Energien sind universell einsetzbar zu erreichen. Herkömmliche Massenspeichertechnologien (beispielsweise gepumpt Wasserkraft, Druckluftspeicher), und eine Vielzahl von Energiespeicherzellen (beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie, eine Natrium-Schwefel-Batterie, Mangan-Wasserstoff-Batterie der vorliegenden Erfindung apos Muster Massenspeicher wird: Flow-Batterie) etc. es gibt verschiedene Probleme, können die Massenspeicher billige, sichere, hohe Energiedichte und hohe Stabilitätsanforderungen erfüllen, ausgedrückt Yi Cui Es wird eine wichtige Wirkung haben und die ernsthaften CO2-Emissionen und die Luftverschmutzung durch traditionelle fossile Brennstoffe weiter verringern.
Um dieses Ziel zu erreichen, haben Wissenschaftler im Bereich der Energiespeicherung eine Reihe von effektiven Batteriesystemen entwickelt, darunter Lithium-Ionen-Batterien, Blei-Säure-Batterien, Durchflussbatterien, Natrium-Schwefel-Batterien, Flüssigmetallbatterien und so weiter. Diese Batterien haben jedoch keine niedrige Energiedichte, kurze Zykluslebensdauer, hohe Kosten, raue Arbeitsbedingungen und einen langen Weg in praktischen Anwendungen.
Die Hauptlimitierungsfaktoren für mehrere Batteriesysteme umfassen, bezogen auf die Energiedichte, die Blei-Säure-Batterie nur 30-50 Wh / kg und die Fluidbatterie ebenfalls <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.
Gemäß der aktuellen Empfehlung des US-Energieministeriums müssen Batterien, die für Energiespeicherung im großen Maßstab verwendet werden können, die folgenden Bedingungen erfüllen: Die Energie, die in einer Stunde geladen und entladen werden kann, beträgt nicht weniger als 20 Kilowatt, und mindestens 5 Tausend Lade- und Entladevorgänge können unterstützt werden Nicht weniger als 10 Jahre Aus praktischer Sicht sollte der Preis einer Batterie, die die obigen Bedingungen erfüllt, nicht höher als 2.000 US-Dollar sein, dh der Preis für die Speicherung von Energie pro Kilowattstunde sollte weniger als 100 US-Dollar betragen.
Professor Cui Wei schlug vor drei Jahren ein neues Konzept vor: Mangan- und Wasserstoff wurden als positive und negative Elektrode verwendet, Wasser als Elektrolyt, theoretisch sollte es möglich sein, Energiespeicher in Form von Energiedichte, Lebensdauer und Preis zu realisieren. Die strengen Anforderungen.Unter der Führung von Prof. Cui Wei, hat Chen Wei, ein Postdoktorand der chinesischen Staatsbürgerschaft an der Stanford University, mehr als drei Jahre der Exploration und experimentelle Tests durchgeführt.Chen Wei sagte, dass die Wasserstoffbatterie Gerät und verschiedene Parameter Nach mehr als tausend Iterationen von Trial-and-Error-Experimenten erhielten sie schließlich eine optimierte Vorrichtung und Testbedingungen, die zu einer hervorragenden Batterieleistung führten Diese neu entwickelte Batterie kann nach 10.000 Zyklen wiederholten Ladens und Entladens immer noch nicht sichtbar sein. Die Batterielebensdauer hat sich aufgrund der bestehenden Hauptenergiespeicherverfahren um eine Größenordnung erhöht.
Cui Wei Labor Postdoctoral Forscher Chen Wei zeigt Batterie Prototyp
Der Prototyp des neuen etwa 3 Zolls hohe Mangan-Batterien sind derzeit produziert Wasserstoff bei etwa 20 Milliwatt (mWh) der Leistung, die fast das Energieniveau an einem Schlüsselring LED-Blitzes ist. Trotzdem das Experiment glaubt, dass diese Nachdem die ursprüngliche Technologie weiter verbessert wurde, wird erwartet, dass sie in naher Zukunft die Industrialisierung großer Energiespeicher realisieren wird.
Yi Cui die Technologie immer noch in der Versuchsphase, die für die weiteren Optimierungen in erster Linie in zwei Aspekten TF experimenteller Prototyp ist, man die Energiedichte der Batterie zu erhöhen, der zweite ist die Kosten der Batterie zu verringern. Zum Beispiel in dem früheren Platin als Katalysator in dem Experiment verwendet, und betrachtet nun billigere Alternativen zu finden. und nach der Optimierung zu erhalten, wird die Forschungsgruppe auch weiterhin relevant und Pilotmaßstab Tests sein. Professor Cui Yi Patente gemacht wurde, und das Unternehmen gegründet wurde, die Vorbereitungs Industrialisierung.
Cui Yi im Hinblick auf der globale große Energiespeichermarkt Größe von bis eine Billion Dollar an, sobald die Wasserstoff-Mangan-Batterie zu erwarten ist als industrielle Anwendungen zu erreichen, wird es für saubere Energie stabiles Netzwerk machen und wichtige sozioökonomische Entwicklung bringt. große, saubere Energiekraftwerke, kleiner Haushaltsstrom zu Wohngebieten und sind wahrscheinlich davon profitieren. auf der anderen Seite ist die industrielle Anwendung von Mangan Wasserstoff Batterie-Elektrofahrzeugen wird auch möglich sein, weiteren universellen Ansatz zu machen, ein stabiles Stromnetz liefern könnte dieses Ziel zu erreichen Möglichkeit.
