太平洋西北國家實驗室 (PNNL) 的一個團隊開發(fā)了一種改進的熔鹽儲能方案。該團隊聲稱，其“凍融電池”是朝著制造適合季節(jié)性儲存的電池邁出的一步。

任何參與從能源獲取到最終使用的路徑的工程師都知道，這條路徑包含三個廣泛的方面：能源捕獲/收集、存儲和傳輸?shù)截撦d。無論規(guī)模如何，無論是小型物聯(lián)網(wǎng)設備的低功率間歇性負載還是大型電網(wǎng)規(guī)模安排，情況都是如此。根據(jù)應用的具體情況及其大小，能量路徑將以不同的比例包含這三個元素，每個元素都有其獨特的問題。

當然，混合中的存儲部分極具挑戰(zhàn)性，尤其是在太陽能和風能等可再生能源的背景下，其中的來源是間歇性的，而用戶的需求卻不是。除了成本和可靠性之外，可行存儲方案的一個重要屬性是它具有按體積和重量計算的相當高的能量存儲密度。但這也帶來了風險。

正在通過許多途徑尋求更好的能量存儲方法：電化學(電池)、重力(水和重物)和動態(tài)機械(飛輪)方法。

由能源部電力辦公室儲能主任 Imre Gyuk 資助的 PNNL 團隊的研究已經(jīng)改進了用于儲能的熔鹽方案。然而，這并不是第一次為此目的使用熔融板條，因為這種想法和各種實施方式都已為人所知數(shù)十年。

作者認為，這里的不同之處在于，他們的“凍融電池”是朝著可以輕松用于季節(jié)性存儲的電池邁出的一步：在一個季節(jié)(例如春季)節(jié)省能源，并在另一個季節(jié)(例如秋季)使用它。電池首先通過將其加熱到 180?C 來充電，這允許離子流過液體電解質以產(chǎn)生儲存的化學能。

然后，將電池冷卻到室溫，這具有“鎖定”電池能量的效果。電解質變成固體，穿梭能量的離子幾乎保持靜止。該材料在較高溫度下為液體，但在室溫下為固體。當必須獲取能量時，電池會被重新加熱——大概是通過自然季節(jié)性變暖——然后存儲的能量就可以使用了。

他們的項目出于比較目的研究了電池中鎳陰極的三種有點相關的活化方法——這是一個有趣的觀點。他們根據(jù)冰球大小的演示單元提供了一些頂級數(shù)字，如圖 2 所示。這些存儲塊被動地存儲能量而不會造成太大損失，因為在環(huán)境溫度下缺乏流動性會消除自放電路徑。

研究人員聲稱，經(jīng)過 1 到 8 周的時間后，容量恢復率超過 90%，并補充說：“這些電池可以有效地保留能量，并具有與現(xiàn)代室溫鋰離子電池相當或更高的性能，后者在每月 2%–5%?！?

這種設計的一個重要好處是電池組件和電解質使用廣泛可用的材料而不是稀土。陽極和陰極是鋁和鎳的實心板，而隔板是玻璃纖維，而不是更昂貴的陶瓷結構，在凍融循環(huán)期間容易破裂。最后，材料(尤其是電解質)不會造成傳統(tǒng)電池的各種風險。

通讀他們的論文(我承認大部分化學知識超出了我的能力范圍)，我并沒有清楚地了解傳統(tǒng)電池的能量存儲數(shù)字，例如體積和重量的能量密度、開路電池電壓、電流額定值和功率(能量流率)。這可能是由于我缺乏理解，或者可能是其他原因。

您對這種儲能方案的可行性有何看法?季節(jié)性凍結/解凍的想法是否可行，或者僅在非常有限的情況下才可行——如果有的話?您是否認為它可以擴大規(guī)模和容量——這通常是任何儲能概念中的最大挑戰(zhàn)——即使它已在非常小規(guī)模的測試中被證明是可行的?