最近的一篇论文发表在杂志上能量回顾了最近的事态发展在储氢系统和电池。
研究:电池和氢存储:技术分析和商业版本来选择最好的选择。图片来源:nexusby / Shutterstock.com
背景
目前,氢存储系统和电池储存能量的最可行的选择。这两种能量储存方法作为补充或替代技术根据储能应用程序。
电池需要较低的维护,操作方便,和拥有更高的能源容量,而氢存储系统有更好的重量和体积密度。然而,储氢系统需要低或高温操作。
在这项研究中,研究人员回顾了当前技术涉及储氢系统和电池及其商业应用彻底地理解这些储能技术的发展。
传统路径的效用能量储存。图片来源:安杜哈尔,J.M. et al .,能量
电池
传统的电池,熔盐电池、氧化还原流体电池,和最近的金属气质电池主要用于储能电池技术。
传统的电池技术
传统的电池,如锂、镍镉(镍镉),和铅酸电池广泛用于一些商业应用。在所有的传统电池,电极的氧化还原反应发生在哪个版本用于提供电子负载在外部电路,然后带到另一个电极。
虽然使用铅酸电池在混合动力电动汽车(hev),潜艇,飞机,这些电池动力性能的几个问题和具体的能源。镍镉电池需要较低的维护铅酸电池相比,具有更高的耐蚀性。
这些电池是目前用于便携式电子设备的应用程序。然而,高初始成本和使用有毒物质生产镍镉电池是使用这个电池技术的重大挑战。欧洲杯足球竞彩
可充电锂离子电池是最有效的常规电池技术相对较长的使用寿命。这些电池是常用的电子和医疗器械,如心脏起搏器。然而,李是一个昂贵的材料,其生产是地理上不可持续的,它需要合适的发展和更便宜的替代品,如钠电池相似的能源容量锂离子电池。
锂离子电池的生命周期范围从1000 - 10000年相比,500 - 2500和2000 - 2500年在铅酸电池和镍镉电池,分别。此外,锂离子电池也展示往返更高效率和特定的最高能量相对于其他传统电池。
熔盐电池
熔盐电池的操作,如硫化钠和斑马电池,取决于的钠离子导电率超过0.2 S /厘米260°C。因此,这些电池通常应用在有温度范围从270°C到350°C。
斑马和钠硫电池、陶瓷电解质制备氧化铝(β检测2O3)转移钠离子在正负电极之间。熔盐电池展示效率高是因为没有损失的,适合在电动汽车中的应用。
此外,他们有显著高于特定能量和寿命比传统电池。然而,需要较高的操作温度在熔盐电池是一个主要的缺点,因为它减少了电池效率和创建自放电问题。
钠硫电池的生命周期范围从2500 - 4500年相比,2600 - 4000在ZEBRA电池。此外,钠硫电池展示往返更高效率和斑马电池相比具有更具体的能源。
氧化还原流体电池
在氧化还原流体电池,反应物溶解在电解液的解决方案并存储在外部坦克。随后,其他植物平衡优先车道设备(如泵用于制造存储电解液流。这些电池的寿命不受放电深度是影响传统的充电电池,这是一个主要的优势。
溴化锌(ZNBR)电池、钒电池(VRB), iron-chromium (ICB)电池是目前主要的氧化还原流体电池用于储能应用程序。其中,生命周期在VRB最高,而往返效率和特定的能源在国际学院最高和ZNBR,分别。
细胞氧化还原流体电池的配置(“我”是指反应物溶解在电解液解决方案)。图片来源:安杜哈尔,J.M. et al .,能量
金属气质电池
金属气质电池开发实现特定能量较高的电池,需要较低的维护。这些电池由一个开放的细胞结构,与李锌/电极和一个氧电极一侧在另一边。
锌空气电池和Li-air电池的二次电池金属气质。尽管这些电池了高潜力,几个问题与空气阴极、金属阳极和电池的寿命短使他们不适合实际应用,如电化学储能和电动汽车。
在四个电池技术,传统电池的最大往返效率,而金属气质电池和氧化还原流体电池有最高的特定的能量和生命周期,分别。
储氢系统
氢作为能源载体由于其较高的低发热值(低热值)120 MJ /公斤比其他化石燃料。然而,低体积密度为0.0899 g / L的氢在环境温度和压力是一个使用储氢系统的主要缺点。
密度显著低于体积密度目标由美国(美国)能源部(DoE)和欧盟(EU)储氢。几个技术,如压缩储氢,液态储氢和金属氢化物存储、开发实现储氢所需的体积密度。
压缩储氢
目前,压缩储氢是最常用的储氢方法。在这种方法中,氢气密封在一个特定的金属复合罐的压力。压力的范围可以从200条700条根据使用氢和坦克。
该方法可用于经常和反复放电和充电槽中的氢长达20年。更高的压力通常用于实现体积密度接近液体的氢/ 70.8 gL1。
IV型和III型坦克是广泛使用存储氢由于他们的抗疲劳强度,轻量级的,和更高的额定工作压力的350年到700年相比,酒吧II型和I型坦克。
因此,这些坦克通常用于工业用途或在汽车行业。压缩储氢可以作为小型能量储存在公交车和汽车或微型电网的存储系统。
液体储氢
虽然相当高体积密度可以获得71 g / L的液体储氢技术,处理汽化率,可以每天0.1存储液氢总数的-0.2%,是一个重大的挑战。
此外,氢33 K的临界温度必须达到获得液氢,进而增加的复杂性的方法。液体储氢已被用于海洋应用程序作为一个温度传感器和航空航天工程。
金属氢化物存储
可以使用金属氢化物储氢材料在不同的应用程序环境温度和压力。欧洲杯足球竞彩在这种方法中,金属氢化物吸收固体氢分子形成金属氢化合物,氢是简洁的形式分布于整个金属晶格。
反应存在作为一个平衡态在一定温度和压力下,可以逆转基于需求。金属氢化物储氢系统显示的最大往返效率98.94%。
镁、钒、铁、铬、锡、锰、铝、钴和镍可以结合氢存储方法。金属氢化物存储可用于多个移动和静止的应用程序,如铁路、汽车和蓄热。
复杂的氢化物存储
阳离子组成的复杂的氢化物主要是固体离子共价键的复杂阴离子组以氮、硼、铝和含氢。金属氢化物在高温下发生分解,而氢化反应发生在高压力。
氢的重量和体积密度不同存储技术中基于所使用的材料。例如,高重量和体积密度得到氨硼烷时用于存储氢。然而,热管理问题在加油是这种方法的主要缺点。
其它储氢方法
尽管其他储氢方法,如物理吸附和alkalimetal +水了相当大的潜力,这些方法并不广泛用于商业应用。
氢化中讨论商业储氢技术,复杂的存储和压缩储氢体积密度和往返效率最高,分别。此外,氢化复杂存储和液体储氢有最高的生命周期。
Alkalimetal + H2O物理过程。图片来源:安杜哈尔,J.M. et al .,能量
结论
分析了两个主要的绿色能源存储系统后,研究人员得出结论,储氢系统可以有效地补充电池在不同的商业应用。例如,氢可以用于可再生基于源代码的能源植物作为长期存储系统,而电池可以作为中期和短期存储解决方案。
源
安杜哈尔,,Segura F。雷伊,J。et al。电池和氢存储:技术分析和商业版本来选择最好的选择。能量2022年。https://www.mdpi.com/1996-1073/15/17/6196
免责声明:这里的观点是作者表达他们的私人能力,不一定代表AZoM.com T /有限的观点AZoNetwork这个网站的所有者和经营者。这个声明的一部分条款和条件本网站的使用。