电池发明了120年

2021-02-25 02:11:17

在20世纪之交,Thomas Edison发明了一种电池,其中包含了不寻常的生产氢气。现在,120年后,电池进入自己。

在西橙,新泽西州的一条电动汽车走出一条砾石道,由行人加剧,一些清楚地惊讶于车辆'房间内部。它以速度的速度超过它超越的速度的两倍,搅拌尘埃,也许沿着街道稳定地拉动马车的鼻子。

这是20世纪初,这辆特定车的司机是托马斯爱迪生。虽然电动汽车不是在附近的新颖性,但大多数人都依赖于重型和繁琐的铅酸蓄电池。爱迪生用新型电池装满了他的车,他希望很快就会在全国各地推动车辆:镍铁电池。

艾德森声称镍铁电池非常有弹​​性,可以充电两倍以铅酸电池充电。他甚至用福特汽车达成协议,以产生据称更高效的电动汽车。

但镍铁电池确实有一些扭结的锻炼。它比较广泛使用的铅酸电池,更昂贵。此外,当它被指控时,它会释放氢,这被认为是滋扰,可能是危险的。

不幸的是,当时,当时爱迪生有一个更精致的原型,电动汽车在途中有利于化石燃料动力的车辆,在需要加油或充电之前可能会更长距离。爱迪生' S的交易落后了。

但是,超过一个世纪之后,工程师会将镍铁电池重新发现,因为粗糙的钻石。现在正在调查作为可再生能源持久挑战的答案:平滑诸如风和太阳能的清洁能源的间歇性。曾经被认为是一个令人担忧的副产品的氢气,可能会成为关于这些电池的最有用的东西之一。

快进到2010年代中期,荷兰代尔夫特理工大学的一个研究小组偶然发现了一种基于产生的氢的镍铁电池的用途。当电池在充电时通过电池时,它会发生化学反应,释放出氢气和氧气。研究小组认为该反应使人联想到用于从水中释放氢的反应,即电解。

"在我看来化学是一样的,"代尔夫特大学研究小组负责人福克·穆尔德(Fokko Mulder)说。这种分解水的反应是产生氢气用作燃料的一种方法,而且如果驱动该反应的能量来自可再生能源,它也是一种完全清洁的燃料。

尽管Mulder和他的团队知道镍铁电池的电极能够分解水,但他们惊讶地发现,该电极开始具有比生产氢之前更高的能量存储。换句话说,当它也用作电解槽时,它成为更好的电池。他们还惊讶地发现电极能很好地保持电解,而电解会过度加重和降解传统电池。 "当然,我们很满足于在所有这些过程中能源效率似乎都不错," Mulder说,达到80-90%的水平。

Mulder将他们的创作称为“ battolyser”,他们希望他们的发现可以帮助解决可再生能源的两个主要挑战:能量存储以及电池装满后生产清洁燃料。

"一方面,您会听到所有有关电池而另一方面是氢的所有讨论," Mulder说。在这两个方向之间总是存在一种竞争,但是您基本上都需要两者。

风能和太阳能等可再生能源的最大挑战之一是它们的不可预测性和间歇性。例如,使用太阳能,白天和夏季都会产生过剩的能源,但到了晚上和冬季,供应就会减少。

常规电池(例如,基于锂的电池)可以在短期内存储能量,但是当它们充满电时,它们必须释放出多余的电量,否则可能会过热并降解。另一方面,镍铁battolyser充满电后仍保持稳定,这时它可以过渡为制氢。

" [镍铁电池]具有弹性,与其他电池相比,能够更好地承受充电不足和过度充电的情况,"英国拉夫堡大学机械,电气与制造工程学院的研究员约翰·巴顿(John Barton)说,他还研究蝙蝠溶解器。 "利用制氢技术,battolyser可以增加多天甚至跨季节的能量存储。

除产生氢气外,镍铁电池还具有其他有用的特性,首先是它们的维护费用非常低。正如爱迪生(Edison)在他的早期电动汽车中所证明的那样,它们非常耐用,并且其中一些可以使用40年以上。制造电池所需的金属(镍和铁)也比用于制造常规电池的钴更普遍。

这意味着battolyser可能在可再生能源中扮演另一个可能的角色:帮助它变得更加有利可图。

像其他任何行业一样,可再生能源价格会根据供求关系而波动。在阳光灿烂的晴天,太阳能可能会产生大量电力,这可能会导致供过于求,并降低了可以出售能源的价格。但是,battolyser可以帮助消除那些高峰和低谷。

"电价高时,您可以给此电池放电,但电价低时,您可以给电池充电并制氢," Mulder说。

在这方面,battolyser并不孤单。与电池耦合的更传统的碱性电解槽也可以执行此功能,并且在制氢工业中得到广泛应用。 Mulder认为,由于该系统的耐用性,该battolyser可以用更少的钱和更长的时间做同样的事情。这使battolyser的支持者充满希望。

而且,尽管氢是蝙蝠分解器的直接产物,但也可以从中产生其他有用的物质,例如氨或甲醇,它们通常更易于存储和运输。 "安装了battolyser装置后,[氨厂]将会更稳定地运转,[将]需要更少的人力,从而降低运营成本和维护成本,从而以可持续,绿色的方式以最便宜的方式生产氨,&#34 ; Proton Ventures的首席执行官Hans Vrijenhoef说,他已经投资了Mulder的battolyser。

目前,现有最大的电池分解仪为15kW / 15kWh,并具有足够的电池容量和长期储氢量,可为1.5户家庭供电。 30千瓦/ 30千瓦时蝙蝠溶解器的较大版本正在荷兰埃姆沙文的万能(Magnum)电站工作,该电站将提供足够的氢气以满足电站的需求。

一旦在这里进行了严格的测试,目标就是进一步扩大规模,并将battolyser分发给绿色能源生产商,例如太阳能和风电场。最终,battolyser的支持者希望它达到千兆瓦级,相当于约400台公用事业级风力涡轮机产生的功率。尽管不仅可以扩大规模,但巴顿认为小型的电池分解器也可以发挥作用,这可以帮助向不生活在主要电网中的偏远社区使用的微型电网供电。

battolyser的电极由相对便宜且常见的金属制成,这一事实可能会有所帮助。而且与锂不同,镍和铁在开采时不会产生大量的废水,也不会与严重的环境退化联系在一起。

尽管如此,Mulder和Barton都认为在效率和容量方面需要克服的障碍。 " battolyser确实会从增加电池的电量或减少内部电阻中受益,"巴顿说。内部电阻是电池中电流流动的反作用。内阻越高,效率越低。 Mulder和他的团队正在努力改善这一点。

自从托马斯·爱迪生(Thomas Edison)于20世纪初开始对其镍铁电池进行实验以来,该battolyser的大部分潜力就一直隐藏在人们眼前。他可能认为自己的电池会取代道路上的其他车辆,这可能是错误的。但是镍铁电池可能会通过帮助加速向可再生能源的过渡,在更广泛地替代化石燃料方面发挥作用。

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