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鐵-空氣電池儲能技術可以極大改善電網儲能

2022-12-29 08:40  來源:中關村儲能產業(yè)技術聯盟  瀏覽:  

與鋰離子電池相比,鐵-空氣電池具有“可逆生銹”循環(huán),能量密度更高,成本更低等優(yōu)點。

一家美國公司正在設計一種大型電池,該公司表示,與鋰電儲能系統(tǒng)相比,這種電池可以幫助美國電力部門實現更廉價的脫碳,而且是用國內材料。

這個被稱為“鐵-空氣電池”的概念給美國專家留下了深刻印象。與目前的鋰離子電池需要昂貴的材料(主要來自其他國家,如鋰、鈷、鎳和石墨)不同,擬議的電池使用廣泛可用的金屬鐵來儲存電力。

它的工作原理被科學家稱為“可逆生銹”。鐵的低成本和高可用性可以讓鐵-空氣電池在太陽能和風力發(fā)電量低的時期儲存數天的電力。Form Energy公司正在設計這樣一種鐵-空氣電池,該公司位于馬薩諸塞州,由一名前特斯拉股份有限公司高管共同經營。

阿貢國家實驗室儲能研究聯合中心(the Joint Center for Energy Storage Research at Argonne National Laboratory)主任喬治·克雷伯特里(George Crabtree)表示,盡管鐵-空氣電池在20世紀70年代初首次被研究用于電動汽車等應用,但最近的研究表明,它可能是擴大國家未來公共事業(yè)綠色電力供應的“主要競爭者”。

用于汽車和公用事業(yè)規(guī)模儲能的鋰離子電池,放電時間約為4小時。容量更大的鐵-空氣電池可以儲能并放電長達100小時,為公用事業(yè)提供4天的電力,以彌補美國電網中可能出現的可再生能源缺口。

物理學家克拉布特里(Crabtree)預測,鐵-空氣電池還將有助于美國工業(yè)運營的脫碳,并支持國防部更多依賴可再生能源的計劃。

Crabtree指出,雖然美國研究人員在1970年幫助發(fā)明了鋰離子電池,但它直到1991年才進入市場。日本索尼集團(Sony Group Corp.)是第一家銷售這種電池的公司。此后,總部位于中國的公司占據了領先地位,并繼續(xù)主導世界鋰離子電池市場。

Form Energy誕生于2017年。它是由兩家較小的美國儲能公司合并而成的,其中一家由特斯拉的前高管馬特奧-賈拉米洛(Mateo Jaramillo)領導。

兩位聯合創(chuàng)始人的共同愿景是,即通過創(chuàng)造一類新的低成本多日儲能電池來重塑全球電力系統(tǒng)。他們開始測試幾種不同的化學物質,以制造一種有競爭力的國產電池。

他們選擇了鐵-空氣電池,該電池包括一塊鐵板、一種水基電解質和一種將受控氣流送入電池的薄膜。放電時,電池吸入空氣中的氧氣,并將金屬鐵轉化為鐵銹。充電時,電流將鐵銹轉化為鐵,電池則放出氧氣。

自成立以來,該公司已從投資者那里籌集了8.32億美元,其中包括比爾·蓋茨的突破能源風險投資公司(Breakthrough Energy Ventures)和總部位于盧森堡的跨國鋼鐵公司安賽樂米塔爾(Arcelor Mittal SA)。

自2021年以來,Form Energy已簽署合同,為兩家公用事業(yè)公司建造電池儲能設施。一家是南方公司(Southern Co.)最大的子公司喬治亞電力公司(Georgia Power Co.),另一家是明尼蘇達州第二大電力公司Great River Energy,為電力合作社供電。

Form Energy正與安賽樂米塔爾(ArcelorMittal)合作開發(fā)鐵材料,該鋼鐵公司將向Form Energy公司提供這些材料。這家電池公司拒絕透露它將在什么時候宣布建造其第一家工廠,或者它將在哪里。他的公司的執(zhí)行團隊包括首席科學官、在麻省理工學院任教的材料專家蔣明明(Yet-Ming Chiang),他擁有100多項美國專利。

據Form Energy公司稱,最初的儲能電池大約有相當于家用洗衣機和烘干機的組合那么大,對于汽車來說太大太重,但它可以取代鋰離子電池用于公用事業(yè)規(guī)模的儲能,因為它的成本只有十分之一,而且容量也會大得多。

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