用于可再生能源农场的新型电池

目前，有一场关于英国需要更多能源的争论正在进行，但却无法决定从哪里获得能源。其中一个选择是太阳能电池板和风力涡轮机，它们提供了非常低碳的发电方式，但它们只有在阳光明媚或刮风的时候才能工作。为了确保我们一天24小时都有电力，我们需要一种方法来储存它们产生的能量，到目前为止，这真的很昂贵。然而，麻省理工学院的科学家们在本周的《自然通讯》杂志上写道，他们已经发现了一种新的、非常便宜的基于溴溶液的电池。多米尼克·福特向卡伦·布伊讲述了他的想法。

Cullen:所以，这种电池的伟大之处在于它获得了膜系统的性能，但它消除了膜的成本。这是下一个我们没有膜的例子膜是细胞中最昂贵的组成部分之一。

多米尼克-那么，这个薄膜在电池里做什么?

Cullen:所以，电池中的膜是用来分离反应物的。所以系统的两边都有反应所以你需要把这些反应分开否则它们会自发发生你就不能从中得到有用的能量。我们提出的是一种无膜溴氢电池。所以，电池的典型特征是它们的化学成分。溴化氢的化学性质其实并不新鲜。这种化学可能从70年代就已经存在了，人们对它很感兴趣，因为它有便宜而丰富的反应材料，还有高效率的潜力。问题是，很难设计出一种膜，可以持续数千次循环，而且成本很低。因此，它很大程度上受到材料的限制，因为这种溴氢电池产生氢溴酸，而氢溴酸很难用于某些膜材料。相反，大约10年前，哈佛大学的一个研究小组发明了这些无膜系统。所以，他们是第一个提议完全消除膜并用流体力学来保持反应物分离的人。 The issue there was that they used chemistries that- they didn't produce a lot of power. So, it was interesting, but for the most part, the industry has disregarded these cells because they never produce enough power or energy in order to make them practically viable. So, what we've done is taken these two technologies which have kind of been sitting on the shelf effectively and put them together. And by putting them together, we get a hydrogen bromine system that now eliminates its issues with the membrane. And so, by eliminating the physical structure, we eliminate one entire component and all of its associated costs and complexity.

多米尼克-现在你在用溴。为什么这么便宜?

卡伦:那么，全世界都有溴。它在盐水里。所以，任何一个有大量咸水的地方，作为从咸水中收获其他东西的副产品，你会得到很多溴。

多米尼克-我知道你想把这种电池用于可再生能源发电。为什么这些大型电池对可再生能源农场如此重要?

卡伦:你无法控制什么时候阳光灿烂。需求在一天中有所不同。所以，如果你能将存储与太阳能和风能等间歇性能源结合起来，你就可以在不使用的时候储存能量，然后在使用的时候卖给电网。

多米尼克:当我想到新的电池技术时，我想到的是手机和ipad等等。可再生能源农场的需求与你对手机的需求相比如何?

Cullen:它们的成本限制更大。所以，你的手机或笔记本电脑的电池可能比你希望看到的电网规模的电池贵至少10倍。

多米尼克:我觉得这很令人惊讶，因为你认为如果你要建一个巨大的风力发电场，你会有很多基础设施。你在给风车浇筑混凝土。我本以为背面电池的成本会相对较低。

Cullen:我们目前的电池技术仍然非常昂贵。他们使用很多贵重金属。他们使用难以控制的东西。所以，当你谈到大规模的时候，很难让它规模化，让它负担得起。

多米尼克:寿命也是一个问题吗?我的意思是，我在想，如果你要在偏远的沙漠里建造一些利用太阳能的东西，或者你要建造一个海上风力发电场，大概你不想每隔几个月就从可再生能源发电场的后面更换那些电池。

Cullen -是的，你说得很对。寿命绝对是个问题。你想要数千个循环，也许是10,000个循环。你之前提到过电池。你的电池实际能工作多久?也许你有一到两年的时间，然后两年后，你突然发现，它不能容纳任何电荷。这对于网格规模的应用程序来说是不可接受的。

多米尼克:我们手机电池的另一个问题是记忆效应，如果你只放了一半电，那么它就不能再充满电了。我想这也是你要避免的在这些电池中，当阳光明媚时充电，阴天时放电。

Cullen:是的，你想尽量减少这些影响，所以这是一个非常具有挑战性的问题。我们提出的只是另一种方法，这种方法的新颖之处在于我们已经消除了电池中一个更昂贵的组件。

多米尼克-你觉得把这个从实验室搬到现场需要多长时间?我的意思是，如果你节省了很多钱，如果这很便宜，那么能源公司可能会非常热衷于尽快使用它。

卡伦-我想说，5到7年。我们正在讨论开发一种新型电池，一种新型电池。新电池并不经常出现，部分原因是电池开发很难。