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东京工业大学开发碳-空气电池 推动下一代储能系统发展

发布者:【浩博电池资讯】 发布时间:2021-12-23 14:12:51 点击量:569

风能和太阳能发电的妨碍之一在于其不稳定性。作为有远景的代替计划之一,运用储氢体系,有助于在不良环境条件下,习惯功率输出动摇。该类体系经过水分化制氢,以产生清洁电力。但是,这些体系的功率较低,一般需要扩大规划,从而导致热办理较为复杂,并降低能量和功率密度。


??(图片来历:techxplore)


据外媒报导,东京工业大学(TokyoTech)的研究人员提出一种代替性电能贮存体系,以碳为能源,而不是氢气。新体系名为碳/空气二次电池(CASB),由固体氧化物燃料和电解电芯(SOFC/ECs)构成,利用电解二氧化碳(CO2)产生的碳,与空气氧化产生能量。经过向SOFC/ECs供给紧缩液化CO2,以构建能量贮存体系。


研究人员表示,CASB类似于电池,利用可再生能源产生的能量充电,将CO2复原为C。在随后的放电阶段,C被氧化以产生能量。因为碳被贮存在SOFCs/ECs的有限空间中,CASB的能量密度受限于其可容纳的碳数量。尽管如此,研究人员发现,与氢贮存体系相比,CASB具有更高的体积能量密度。


电池性能的另一个指标是充放电功率。为了评价这一指标,研究人员进行充放电试验,并观察到C和CO2之间的转换是因为“波多反响”(Boudouardreactions),其特征是CO、CO2和C的混合物产生氧化复原反响。在充电期间,经过电化学复原CO2,以及波多分化复原CO,将C沉积在电极上。在放电期间,经过波多气化反响和电化学氧化,C被别离氧化成CO和CO2。研究人员发现,CASB用于发电的C利用率,取决于3种不同碳物种(C、CO2、CO)之间的平衡,也就是所谓的“波多平衡”。


CASB体系能够利用沉积在电极上的大部分碳发电,并表现出高达84%的库伦功率。这标明,标明大部分贮存的能量可在放电阶段取得。此外,在800℃和100mAcm-2下,功率密度高达80mW/cm2,可坚持38%的充放电功率。这首次证明具有波多平衡的CASB体系,经过重复发电(10次充放电循环)没有退化,燃料电极没有产生降解。


研究人员表示,与储氢体系相比,预计CASB体系的尺寸更小,体系功率更高。这为开发紧凑高效的碳储能体系奠定了根底,再加上运用可再生能源,有助于实现无化石燃料未来。

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