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锂离子液流电池 在接受记者的专访中,陈永翀一直倡导:“科学离生活并不遥远。”而他本人及其领导的团队正是秉承“科学源于生活,用于生活”的理念,在国家863项目计划以及北京好风光储能技术有限公司的投资支持下,完成了锂离子液流电池概念的提出和技术原理的验证。目前已申请国家专利15项,其中已授权6项。最重要的是,陈永翀及其团队发明的一种基于电池集流内阻解耦思路的创新设计当属世界首创!   目前,锂离子电池因为其高能量密度作为电动汽车动力电池而受热捧,但自身也有不可回避的缺点,一个是安全问题,另一个是成本问题;而液流电池有一个好处就是可以把能量和功率分开,应用于大规模储能时成本较低,安全性较高。为解决锂离子电池的实际问题,陈永翀提出了锂离子液流电池的概念,即结合两种电池的优点,让锂离子电池固定的两极流动起来。   从概念的提出到技术原理的验证,这中间有着不为人知的艰辛和困苦,正如鲁迅先生所称赞的那样,“第一个吃螃蟹的人是令人佩服的,如果不是勇士谁敢吃它呢?”陈永翀及其团队就是这样的一群勇士。科研的道路上没有捷径,提出概念,推导公式,理论验证,技术验证,如果不成立,就再来一遍,这样推翻,验证,再推翻,再验证,他们在这陌生新兴的领域,不厌其烦,踏实而坚定地迈出每一步!他们不怕困难,就像陈永翀讲述的那样,这是研究者最基本的素质。历时3年多,陈永翀及其团队对锂离子液流电池的研究已经获得重大突破
锌溴液流电池的发展前景 近年随着新能源发展的突飞猛进,新能源发电项目与电网难以相容的矛盾已是越来越突出,国内最大的风力发电企业龙源集团在2008年就因此损失达8000万元。与此同时,被寄予厚望的智能电网尚处于前期研究阶段,要完全建成预计到2020年前后,远水难解近渴。相对较为成熟的储能技术因其在较短时间内可能解决新能源电力并入电网的问题,而顺理成章地被定义为解决新能源发电入网问题的首选。 液流电池是储能最佳选择 储能技术,其实是一个早就被广泛认知的概念,根据其储能的原理被分为物理储能和化学储能两种。物理储能是指在先将电能转化为势能或动能,在要用时再将其转化为电能的储能手段。物理储能主要有抽水蓄能、空气压缩储能以及近几年兴起的飞轮储能等几种方式。物理储能技术是最早被研究出来的,但是由于其受限因素较多而难以在大范围内大规模推广。 化学储能就是将电能转化为化学能再在使用时转化为电能输出的技术,比如汽车上用的铅酸电池,手机里用的锂电池,平时常用的镍镉电池都属于化学储能范畴。但是上述电池因其各自缺点的限制都很难在新能源发电过程中担当重任。比如锂电池,因为处理过程精细复杂,难以形成大规模、大容量的储能电池;而铅酸电池在某些新能源发电企业有所应用,但是其能量低、功率低、危害环境、单体电池不能过大等缺点注定了它不适于在新能源发电等领域的大规模应用。 相比较而言,液流储能电池具有物理储能技术和常规电池无法比拟的优点。相对物理储能来说,液流电池不受地域等条件限制,只要有新能源发电设备的地方就能安装,而且占地面积相对较小。相对于铅酸电池等常规电池而言,液流电池具有不受地理条件限制,理论循环寿命较长,安全可靠性高,能量密度高,一次性投入较低等优点。由此可见,液流储能电池是储能技术的一个重要发展方向,是可以在较短时间内解决新能源发电并网问题的关键技术。 优质低价 易于大范围应用 液流储能电池的工作原理与常规蓄电池的活性物质被包容在固态电极内不同,液流电池的正、负极活性物质主要存在于电解液中,通过送液泵流过液流电池,电池内的正、负极电解液由离子交换膜隔开。按其储能介质的不同也可分为钒电池、钠硫电池、锌溴电池等。这三种电池都具有液流电池的优点,但是也有其缺点,例如钒电池和钠硫电池的造价都较为昂贵,而且钠硫电池还需要在高温环境下运行,会产生一定的安全问题。 锌溴电池在造价上具有与生俱来的优势,因为从储能电池的普遍成本看,电解液成本占到总成本的30%,所以电解液成分的价格在很大程度上决定了电池的整体造价。而锌溴电池的电解液成分为锌和溴,其中锌是一种很常见的金属,容易大量获取而且价格较低,而另一种成分溴更是常见,甚至在污水中就能提取。这个先天性的特质决定了锌溴电池在成本方面具有的优势。据业内人士估算,钠硫电池和钒电池的每度电造价成本基本在500美元左右,而锌溴电池相应的成本则在100美元上下,与常见的铅酸电池造价相当。由此可见,锌溴电池的价格优势非常明显,这为锌溴电池的大规模、大范围应用奠定了一个很好的基础。 发展前景广阔 需多方努力参与 毋庸置疑,因其低廉的成本卓越的性能特性,锌溴电池是一个前景广阔的技术,将来有望在新能源发电、电网削峰填谷、用电大户错峰储电、电动汽车充电等领域得到广泛应用。但是,就其现阶段的发展状况来看,仍需要国家政府、研究机构等各方力量的共同参与与努力,方能快速地发展壮大。 首先是专业技术人才的培养方面。目前企业只能在电化学类专业的毕业生中挑选专业技术人才,而国内开设电化学学科的高校非常有限,这造成企业人才选拔异常困难,企业人才储备非常贫乏。其次,储能电池是产业还是技术的争论在国内仍未有定论,国内从事储能电池特别是锌溴电池研究的研究机构屈指可数,同时缺乏相关的国家资助科技攻关项目支撑。如果仅仅依靠几个民间企业的参与,无论从资金规模或技术实力以及政策支持方面,都将使储能电池的技术研发和产业发展被迫减缓。而在智能电网建成仍遥遥无期的情况下,这将阻碍我国新能源发电事业的发展进程。
美液流电池储存技术研究取得突破 导读: 这种新电池储电能力已可以与钒电池匹敌,而且成本可下降到27美元/千瓦时,几乎是钒电池的三分之一。 可再生能源的一大重要问题是不稳定的能源输出——太阳能会遇上阴天,风不一定总是吹。这一缺点促使研究者开始研究电池技术,以便存储可再生能源产生的电能,在需要时重输回电网。   哈佛大学一个研究团队1月10日在《自然》杂志上发表论文,介绍他们“无金属有机-无机水液流电池”(A metal-free organic-inorganic aqueous flow battery)的新概念电池。   这一研究团队的亮点是突破了30多年来传统液流电池以金属为基础的材料结构。目前,液流电池最经济的材料是金属钒,但钒电池成本高达80美元/千瓦时。 而哈佛团队使用了自然界大量存在的廉价有机材料醌分子,它与动植物的储能物质相似。这种新电池不但蓄电能力毫不逊色,且成本低廉,具有良好的经济与商业前景。   团队成员Michael Marshak举了一个例子说明其储电能力,只需储油桶大小的醌液流电池,就能借助屋顶太阳能板储存一天的太阳能,满足从下午到第二天上午的全部家庭用电。   他们声称这种新电池储电能力已可以与钒电池匹敌,而且成本可下降到27美元/千瓦时,几乎是钒电池的三分之一。   该团队下一步将会继续测试这种新液流电池稳定性,并为商业化做更多改进。
新型透明太阳能电池 50倍的转化效率 我们已经看到一些透明太阳能电池的技术概念,但没有一个有SolarWindow科技公司的新发明有如此大的雄心。这一个研讨会上,这家来自马里兰州的初创公司宣布他们发明了革命性的“发电窗户”,他们声称,这种技术的传化效率比传统太阳能高50倍以上,并且很快就能进入市场!不同于传统的不透明光伏技术,solarwindow可以作为涂料应用到任何玻璃或塑料表面,立刻就能产生电能,即使在有阴影的地方或者人工照明的情况下。该公司声称,solarwindow技术能够以更低的成本生产更多的能量,投资回报率是一年——这简直是不可思议的效率,毕竟,传统的太阳能系统需要至少5年,多至10多年才能收回成本。 这种透明太阳能电池的概念能够发挥的地方太多了。它可以将玻璃主体的摩天大楼变成太阳能发电场,把智能手机屏幕变成太阳能电池板。 SolarWindows科技在研讨会上说,这种涂层主要成分是由碳、氢、氮和氧——但没有提及这些成分的具体构成细节。不过,如果真的像他们声称的那样,达到了传统太阳能的50倍效率,我们可以认为这种涂层会十分高效的将可见光转化为电力。这种液体涂料可以应用在各种环境中,在低温时会变干燥,形成透明薄膜。为了保护太阳能电池原件,可以将这种涂层涂在窗户里面,而不是外面。为了降低成本,这种涂料可以无缝集成到现有的玻璃生产工艺中。将光能转化成电能的电池组件,有一定的偏色可视性,能够防止鸟儿因为看不见而撞到玻璃。该公司还确信这项技术商业化以后能够实现25年的保修,和传统的太阳能电池板的寿命基本相同。 尽管50倍这样的数字十分值得怀疑,不过SolarWindow科技却信心十足,负责人声称:“安装(一个项目)能实现12倍以上(相较于传统光伏)的太阳能,避免2百万英里的汽车碳污染。”该公司宣布将很快兑现承诺,在未来28个月内就能够将这一技术商业化,具有成本效益——这一速度当然也令人怀疑,不过梦想总是要有的,万一真的实现了呢?
[转帖]GE开发水基液流汽车电池 价格为现有1/4 GE计划开发的水基液流电池,能使汽车行驶240英里,价格仅仅是目前市场上同等电池的四分之一。  2014年1月2日,上海 —GE和伯克利国家实验室的科学家有望找到下一代电动汽车电池的秘诀,该电池可让汽车达到预期行驶里程,且物美价廉。这种方案只是比冲速溶麦片稍微复杂一些。   GE与伯克利实验室正在研发一种比传统基站储能电池更加强大的水基液流电池。GE科学家们正在开发试验的化学反应机制将致力于让液流电池从全新的电化学反应中获取能源,并且这一反应都将在水池中安全进行。   GE全球研发中心水基液流电池项目负责人Grigorii Soloveichik说:“我们对这一新技术感到非常兴奋,它在价格和充电方面的优势对电动汽车领域可能产生深远影响。我们研发的新型液流电池的价格仅为目前市场上汽车电池的四分之一,但行车里程却是它们的三倍。美国能源部希望一块电池能保证汽车行驶240英里,我们认为可以超越这个数字。”   以劳动节周末为例,AAA估计在美国当天会有3410万司机开车出行,每辆车行驶里程将达50英里甚至更多。如果电池能支持汽车行驶240英里,那么人们只需充一块电池就能整个周末开车出行,既节省家庭开支又减少废气排放。   伯克利实验室科学家Adam Weber说,“我们已经在开发高功率传统液流电池方面取得重大成就,把这一专门技术植入高能量密度液流电池的可行性相当大。”   新型液流电池除了在价格和行驶里程上具有显著优势外,还比目前汽车上使用的电池更加安全,更容易融入汽车设计中去。   新型液流电池采用无机活性材料水溶液,能够同时转移多个电子,因而具备高能量密度。而用于电池放电和充电的电化学池与储能箱相分离,使得电池具备更高的安全性能。   今年晚些时候,GE与伯克利实验室团队将会展示这一新型电池概念的可行性,并开发出一个工作原型。
[转帖]借力盐水与石墨烯 液流电池车秒杀特斯拉? 当盐水灌进石墨烯中,石墨烯中的电荷平衡被破坏。石墨烯从一端释出电子,另一端重吸收电子,盐水通过石墨烯向下流时,石墨烯就产生了贯穿自身的电流。   OFweek锂电网讯:近来,关于特斯拉的新闻已让大家目不暇接。不过,下面要说的这款车,拉风又环保。据外媒昨日报道,列支敦士登一家能源公司最近研制出以盐水驱动、时速达350公里的4座跑车。NanoFlowcell AG公司曾于3月份在2014年日内瓦车展上首次展出Quant e-Sportlimousine,现已获批上路。   电池 容量是锂电池5~6倍   2013年底,Quant e-Sportlimousine的老板、技术总监Nunzio La Vecchia在列支敦士登成立了公司NanoFlowcell AG。几个月后,就在2014年的日内瓦车展上,拿出了Quant e-Sportlimousine。   最值得注意的,是这辆车使用的液流电池技术。液流电池是一种可重复充电电池,在电池内部,带有相反电荷的电解液进行离子交换。这台车上的流动电池动力系统囊括了电气化学蓄电单元以及燃料电池组,流动的电解液被放置在两个电箱中,并在电池组之间循环,而动力系统的核心部分,被一道隔膜分成两个电解单元,但可以允许电流通过,并产生动能提供动力。   这款车使用的液流电池的电能容量是传统液流电池或锂离子电池的5~6倍,特别适合于汽车使用。据测算,在将两个各200L的燃料箱加满之后,Quant e-Sportlimousine的续航里程可以达到600公里。另外,液流电池也不会因为长时间储存而发生电能流失,这一点是锂离子电池难以实现的。   盐水 此盐水非彼盐水   上面提到,这款车需要使用电解液发电。那么这电解液到底是什么呢?在公司官方宣传片中,给了大家一个无比简单的答案,两个字:盐水。   不过大家也不要误会,此盐水非彼盐水。Nunzio La Vecchia说,所谓的盐水其实是一种复杂的混合物,里边包含数种金属盐以及其他一些成分。不过,这电解液的配方具体是什么,Nunzio La Vecchia并没有透露。不过他表示,电解液中没有任何对环境有害的成分,同时,整个能源系统也不依赖任何稀有或高价的金属材料。   量产 或许还要等些日子   日前,德国技术监督协会批准Quant e-Sportlimousine上路实测,这就意味着这个车型可在德国和欧洲的公路上行驶了。虽然已开始实测,Nunzio La Vecchia并没有设定出具体的量产时点。他表示,制造这款车首要的目的,是要发展并测试液流电池能源系统。目前,他已经找到了博世(Bosch)作为合作伙伴,相信不久之后,液流电池车将变得更加成熟。   推广有三难题   虽然从本质上来讲,液流电池车也是电动车的一种。电动车在环保上的功效,它也可以实现。不过,这种车却解决了困扰目前电动车的最大问题———充电时间过长。对于液流电池车,充电,只需要更换电解液即可。   以特斯拉为例,即便使用超级充电桩,完全充电时间也需要数十分钟到一两个小时。而液流电池车,更换电解液的时间,与给燃油车加油并没有多大的差距。再加上其本身高达600公里的续航里程,从方便性这个意义上来讲,液流电池车与燃油车可谓毫无差距。不过,盐水车普遍推广有三大难点。 建换液站,难!   目前在世界范围内,新能源车的推广,依然以纯电动、混动以及氢燃料电池等为主。在能源补充设施的布局上,各国的着力点自然也是这些。作为一个新鲜产物,如何建设换液站,会是摆在人们面前的一道难关。   专利公开,难!   作为最新技术,NanoFLOWCELL使用的电解液配方,很难被公开。这并不是说Nunzio La Vecchia没有马斯克那种互联网精神。只是说,作为高效的储能技术,除了汽车领域,NanoFLOWCELL未来或许也能被航空航天等精尖产业所利用。这里边恐怕将涉及极为复杂的技术垄断、国家安全等问题。   价格高昂,难!   据了解,目前的液流电池,电解液的成本占到了总成本的30%。电解液的高价,必然会制约液流电池车在应用中的推广。   整个能源系统的设计方案,或许也受到专利的制约,因此很难直接推广到各大汽车厂商加以应用。在新能源车产业方向越来越明晰的今天,新技术带来的吸引力,恐怕远远不及整个外部规模经济带来的甜头。在车企流行削减成本,提高收益率的今天,又有几家肯豁得出去,离开越走越顺的道路,将金钱与时间投入在新的方向上呢?   海水能大规模发电吗?   盐水能发电,那海水能大规模发电吗?据了解,海洋能主要包括潮汐能、波浪能等,其中,应用范围最广、技术最成熟的为潮汐能发电,波浪能和海流能发电则只有少量示范项目建成。虽然海洋能的发展前景较好,但目前发电成本高昂,一些小型海洋能电站在进行一段时间后因为经济性差就停办了或是废弃了,但技术的进步还是为海水大规模发电带来了希望。   盐水+石墨烯=电能   石墨烯是一种了不起的材料———计算机、太阳能电池涂料、防感染绷带……科学家刚刚发现将含盐水倒进石墨烯中可以发电。   几年来研究人员一直在研究如何用新的方法驾驭水电能。目前接受度最高的方法是利用离子溶液的压力差发电。但压力差恰恰不是很容易就能获取的东西,海洋盐压差发电的发电量有限,无法进行大量生产。但将盐溶液倒进石墨烯中却能产生电能,无需压力差。   当盐水灌进石墨烯中,石墨烯中的电荷平衡被破坏。石墨烯从一端释出电子,另一端重吸收电子,盐水通过石墨烯向下流时,石墨烯就产生了贯穿自身的电流。如果你觉得这还没什么,研究人员会告诉你,发电量的多少直接取决于穿过石墨烯的盐水通过速度。也就是说,盐水通过速度越快,产生电能越多。使用的水越多,发电也越多。如果将石墨烯放置在河流中,能够产生大量电能。 盐水+淡水=渗透能   挪威国营能源公司Statkraft的Stein Erik Skilhagen在研究通过半渗透膜输送水分过程———产生的渗透能的技术。世界各处随时都发生着盐水和淡水渗透现象:当含水量较少的盐水与淡水接触时就能获取这种渗透能,也被称为盐度差能。Skilhagen估计未来渗透能每年将可发电1700万亿千瓦时,约可满足半个欧洲需求。   Skilhagen2009年11月在挪威Tofte河上建成了一部原型机,之前在盐淡水交汇处的半渗透膜每平方米发电不到1瓦。Skilhagen改善了半透膜技术,已将输出提高3倍,但还达不到要求。Skilhagen希望能在明年实现渗透能商业化运用。目前一个瓶颈在于半透膜生产厂商太少,只有德国和美国的少数机构能够提供。渗透能这样发电:   1、盐水在一个小室,淡水在另一个小室;2、通过半透膜,盐水分子将淡水拉了过来,这增强了盐水一方的压力;3、压力增强后,力作用在水上,推动涡轮机;4、旋转的涡轮机产生电能。
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