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美国研究小组开发出新型铁-空气储能电池

导读: 据物理学家组织网近日报道,南加利福尼亚大学文理学院的一个研究小组开发出一种铁-空气电池,成本低廉、环保可充电,可用于阴雨天太阳能和风力发电厂存储能源。相关研究结果公布在最新一期美国《电化学学会志》上。

  据物理学家组织网近日报道,南加利福尼亚大学文理学院的一个研究小组开发出一种铁-空气电池,成本低廉、环保可充电,可用于阴雨天太阳能和风力发电厂存储能源。相关研究结果公布在最新一期美国《电化学学会志》上。

  近期美国加利福尼亚州州长杰里·布朗签署一项法案,要求在2020年前确保全州三分之一的电力供应必须来自可再生能源,其中包括地热、太阳能、风能等。那么在阴天或是几乎无风的天气下,人们仍然需要电力,由此太阳能和风力发电厂将需要能力大的电池储存大量能量。而对于公共事业而言,电池通常没有一个可行的解决方案:电视机遥控器内置的普通密封电池一般不能充电;用于手机和笔记本电脑可充电的锂离子电池,在成本上要比铁-空气电池至少贵10倍。

  铁-空气电池是以空气中的氧气作为正极活性物质,铁作为负极活性物质的一种高能电池。电解质为水溶液,由于空气不计算在电池的重量之内,故具有较高的比能量。该校文艺和科学学院化学教授斯里兰卡·纳拉扬带领研究团队开发出这种在空气中“呼吸”的电池,使用的是暴露于空气中的铁板被氧气氧化生成的化学能,类似铁生锈的过程。纳拉扬说:“铁这种原料便宜,而空气又是免费的,这是未来电池的发展趋势。目前开发的这种电池具有存储8小时到24小时能源的能力。联邦政府和加州公共事业部门对这个项目感兴趣。”

  铁-空气电池已经研发了几十年,特别是20世纪70年代发生能源危机后,人们对其研发的兴趣陡增。但是在研发过程中面临一个极大的问题:在电池内部产生氢气的激烈化学反应(被称为水解)会吸走约50%的电池能量,由此大大降低了它的效率。

  该研究团队设法减少能量损耗到4%,使这种铁-空气电池效率比以前的同类电池提高约10倍。研究人员在电池中添加了非常少量的硫化铋,而铋可以遏制产氢过程中能量的浪费。

  纳拉扬说:“如果添加铅或汞,可能也可以改善电池的效率,但那将不是安全的做法。极少的硫化铋是不会影响到我们对环保型电池的承诺。”研究团队还将继续研究,尽量用更少的材料让电池储存更多的能量。

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