최근 Nature 's Energy에서 "Nature"라는 제목으로 발표 된 학술지는 글로벌 에너지 커뮤니티에 큰 관심을 불러 일으켰으며 스탠포드 대학의 새로운 연구 결과는 대규모 에너지 저장에 새로운 희망을 안겨줍니다. 이 학교 소재는 중국의 유명한 교수 인 Cui Ying의 실험 그룹에 의해 새로운 유형의 물 배터리 - 망간 수소 배터리 (Mn-H)로 10,000 회 이상 재충전이 가능하며 10 년 이상의 안정성을 달성 할 수 있으며 저비용 및 긴 수명을 제공합니다. 높은 에너지 밀도의 잠재적 인 성능은 대규모 에너지 저장 분야에서 엄청난 변화를 가져올 것으로 기대됩니다.
연구의 첫 번째 저자에 따르면, 스탠포드 대학 재료 공학부의 Chen Wei 박사는 그들이 발명 한 망간 수소 전지는 양극 집 전체로 높은 표면적 탄소를 사용하고 전해질로서 쉽게 용해되는 망간 황산염을 사용한다고 발표했습니다. 촉매로 제어되는 수소는 음극으로 작용하며, 설계, 충 방전 원리, 시험 방법 및 성능면에서 기존의 물 전지와는 다른 전지입니다.
결과는 망간 수소 배터리가 1.3 볼트의 안정된 방전 전압, 100mA / cm의 높은 방전 전류 속도와 같은 매우 우수한 전기 화학적 성능을 갖는다는 것을 보여준다 2, 10,000 회 이상의 안정화 및 139Wh / kg의 높은 질량 에너지 밀도 및 210Wh / L의 체적 에너지 밀도를 특징으로합니다. 또한 배터리는 대규모 에너지 저장을 위해 쉽게 확장됩니다.
대규모 에너지 저장은 재생 가능 에너지의 보편적 응용을 달성하기위한 핵심 기술입니다. 기존의 대규모 에너지 저장 기술 (예 : 펌핑 된 에너지 저장, 압축 공기 에너지 저장) 및 다양한 에너지 저장 배터리 (리튬 이온 배터리, 나트륨 - 유황 배터리, 흐름 배터리)는 모두 다른 문제점을 갖고 있으며 저비용, 안전, 고 에너지 밀도 및 높은 안정성으로 대규모 에너지 저장 요건을 충족시키는 데는 미치지 못합니다. Cui Wei는 '망간 수소 전지의 발명은 대규모 에너지 저장 패턴을 가질 것입니다. 중요한 화석 연료에 의해 야기 된 심각한 탄소 배출 및 대기 오염을 더욱 경감시키고 완화시킬 것입니다.
대규모 에너지 저장 분야에서는,이 목적을 달성하기 위해, 과학자들은 많은 상기 수 개발했는지 등 리튬 이온 전지, 납 축전지, 흐름 전지, 나트륨, 황 전지, 액체 금속 전지를 포함한 전지의 효과적인 시스템. 그러나 이러한 배터리는 에너지 밀도가 낮고 사이클 수명이 짧으며 비용이 높고 작업 조건이 좋지 않으며 실용적인 애플리케이션으로 갈 길이 멀습니다.
여러 배터리 시스템의 주된 제한 요소는 에너지 밀도 측면에서 납산 배터리가 30-50 Wh / kg에 불과하며 유체 배터리도 <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 ℃.
일시간 충전 - 방전 에너지는 20 kW의 적어도 5000 충전 - 방전을 지원할 수 이하보다, 그리고 수명 수 있습니다 : 미국 에너지 국의 현재의 권장 사항에 따라, 대규모 에너지 저장 배터리에 사용할 수있는 다음과 같은 조건을 충족해야합니다 되지 십년 미만. 실용적인 관점에서, 상기 조건을 만족하면 배터리 단가가 에너지 저장의 킬로와트 - 시간당 가격이 $ 100 미만이어야, 즉 $ 2,000 이상이어야한다 아니다.
교수 쿠이 이순신은 3 년 전에 새로운 아이디어를 제시 - 망간과 수소, 물, 전해질을 할 이론적으로, 에너지 밀도, 가격과 생활의 다른 측면에서 대규모 에너지 저장을 달성 할 수 있어야한다 양극과 음극으로 사용되었다 엄격한 요구 사항. 스탠포드 대학의 첸. 첸에서 중국 국적 박사 후 연구원의 시험 탐사 및 실험 3 년 이상 수행 한 교수 쿠이 이순신의지도하에 말했다 장치와 매개 변수에 대한 수소 전지 반복 테스트 실험이 더보다 천 배를하지 않는다 후, 그들은 마침내 뛰어난 배터리 성능을 얻기 위해 최적화 된 장치 및 테스트 조건을 얻었다. 여전히 수 반복 충전 후 명확하지 새로 개발 된 배터리는 10,000 번 방전 감쇠, 배터리 수명은 기존의 주 에너지 저장 방법을 기반으로 한 단계 증가했습니다.
Cui Wei 연구실 박사후 연구원 Chen Wei, 배터리 프로토 타입 발표
새로운 약 3 인치 프로토 타입은 높은 망간 건전지는 LED 플래시의 열쇠 고리에 거의 에너지 수준 전력의 약 20 밀리 와트 (MWH)에서 현재 생산 수소이다. 그럼에도 불구하고, 실험이 있다고 생각 원래의 기술이 더욱 개선 된 후에는 가까운 장래에 대규모 에너지 저장 장치의 산업화를 실현할 것으로 기대됩니다.
이순신 추이 기술은, 하나의 상기 제 배터리의 비용을 감소시키는, 배터리의 에너지 밀도를 증가시키기 위해 주로 두 가지 측면에서 더 최적화를위한 TF 실험적 프로토 타입 실험 단계에 여전히있다. 예를 들어, 이전에 , 준비를 지금 실험에 사용 된 촉매 및 백금이 싼 대안을 찾는 것이 좋습니다. 및 최적화를 취득 후 연구 그룹은 관련 및 파일럿 규모의 시험이 될 것. 교수 쿠이 이순신 관련 특허를 제작하고 있으며,이 회사는 설립되었습니다 산업화.
수소 망간 전지 산업 응용 프로그램으로 달성 할 것으로 예상 할 수 있습니다 일단보기 쿠이 이순신, 최대 조 달러의 글로벌 대규모 에너지 저장 시장 규모는, 그것은 청정 에너지보다 안정적인 네트워크를 확인하고 중요한 사회 경제적 발전을 제공합니다. 큰 청정 에너지 발전소, 주거 지역에 소형 가전 전기가 혜택을 누릴 가능성이 높다. 반면에, 망간 수소 전지 전기 자동차의 산업 응용 프로그램은이 목표를 달성하기 위해 안정적인 전력 그리드를 제공 할 수있는, 더 보편적 인 접근을 할 수있을 것입니다 가능성.
