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EPFL物理和分析電化學(xué)實(shí)驗(yàn)室(LEPA)的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種新的系統(tǒng)，解決了能源轉(zhuǎn)型的兩個(gè)優(yōu)先事項(xiàng):清潔的氫生產(chǎn)和大規(guī)模的能源儲(chǔ)存。他們的技術(shù)在交通運(yùn)輸方面尤其有用。
隨著包括瑞士在內(nèi)的世界各國(guó)加大應(yīng)對(duì)氣候變化的力度，尋找化石燃料的替代品，并實(shí)現(xiàn)政府設(shè)定的能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)，對(duì)可靠的可再生能源的需求正在迅速增長(zhǎng)。但是，在找到一種大規(guī)模存儲(chǔ)可再生能源的方法之前，它還不能有效地集成到電網(wǎng)中。
Danick Reynard是EPFL物理與分析電化學(xué)實(shí)驗(yàn)室(LEPA)的博士生。
“大多數(shù)形式的可再生能源都依賴于天氣條件，這導(dǎo)致它們提供的電力有很大的波動(dòng)?！?/span>
“但電網(wǎng)的設(shè)計(jì)并不能應(yīng)對(duì)這種波動(dòng)。”無(wú)論天氣如何，氫氣都能提供能量，因此備受關(guān)注。
充電站可以將氫氣生產(chǎn)和能量?jī)?chǔ)存結(jié)合起來(lái)
LEPA的科學(xué)家們多年來(lái)一直在研究清潔制氫和能源儲(chǔ)存這兩大挑戰(zhàn)。他們剛剛推出了一種新系統(tǒng)，該系統(tǒng)將傳統(tǒng)的氧化還原流電池(最具前景的大規(guī)模能源存儲(chǔ)方法之一)與催化反應(yīng)器結(jié)合在一起，催化反應(yīng)器可以從流經(jīng)電池的液體中產(chǎn)生清潔的氫氣。
LEPA系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)一樣高效，但提供了更大的靈活性和存儲(chǔ)容量。它還可以以更低的成本生產(chǎn)清潔的氫。這項(xiàng)研究發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》上。
氧化還原流電池是最有前景的儲(chǔ)能電池
氧化還原流池由電化學(xué)池分隔的兩個(gè)池組成。兩種高度導(dǎo)電的電解質(zhì)——一種帶正電荷，一種帶負(fù)電荷——在罐和電池之間循環(huán)，引發(fā)電子交換的化學(xué)反應(yīng)。這些電池以電化學(xué)形式儲(chǔ)存能量，就像智能手機(jī)中使用的鋰離子電池一樣，但壽命更長(zhǎng)，而且具有靈活的能量生成和存儲(chǔ)能力，這意味著它們可以快速響應(yīng)電力供求的波動(dòng)。
為了創(chuàng)造這個(gè)系統(tǒng)，LEPA的科學(xué)家們采用了一個(gè)傳統(tǒng)的氧化還原流電池，并通過(guò)添加兩個(gè)催化反應(yīng)器來(lái)增強(qiáng)它。這些反應(yīng)堆從罐內(nèi)循環(huán)的流體中產(chǎn)生氫氣。雷納德說(shuō):“氫是通過(guò)催化過(guò)程產(chǎn)生的，利用電池的能量將水分子分解成氫和氧的成分?！钡@種氫只有在充電的能源是可再生的情況下才能被認(rèn)為是清潔的?！?/span>
LEPA儲(chǔ)能-制氫系統(tǒng)原理圖
清潔，純凈的氫氣，增強(qiáng)和靈活的儲(chǔ)存能力。
LEPA的技術(shù)在氫氣生產(chǎn)和能源儲(chǔ)存過(guò)程中提供了一些優(yōu)勢(shì)。僅使用傳統(tǒng)的氧化還原流電池，一旦充滿電，它們無(wú)法儲(chǔ)存很多能量。
“然而，在我們的系統(tǒng)中，一旦電池充滿電，它可以通過(guò)液體放電進(jìn)入外部反應(yīng)堆。它們反過(guò)來(lái)產(chǎn)生氫氣，氫氣可以儲(chǔ)存或使用，為電池本身騰出存儲(chǔ)空間?！?/span>
LEPA系統(tǒng)生產(chǎn)的氫是純的，只需要干燥和壓縮以獲得最佳儲(chǔ)存。該系統(tǒng)也比傳統(tǒng)的更安全，因?yàn)樗欠珠_(kāi)生產(chǎn)氧氣和氫氣，而不是同時(shí)生產(chǎn)，因此爆炸的風(fēng)險(xiǎn)更低。
電動(dòng)汽車充電站的未來(lái)?
LEPA的技術(shù)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域尤為有用。隨著越來(lái)越多的司機(jī)采用電動(dòng)汽車，對(duì)電力和清潔氫的需求將會(huì)飆升。為這些車輛充電會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)壓力，并造成電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商難以規(guī)劃的負(fù)荷峰值。
雷納德說(shuō):“根據(jù)瑞士聯(lián)邦能源辦公室2020年的數(shù)據(jù)，交通部門占瑞士能源消耗的33%左右?！蔽覀兊碾姵爻四墚a(chǎn)生氫氣外，還能起到緩沖作用，緩解用電高峰?！?/span>
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