巴顿认为小型电池电解器也能发挥武力的地方

巴顿认为小型电池电解器也能发挥武力的地方


  据国外媒体报道,在19世纪和20世纪的交往中,托马斯·爱迪生发明了产氢的电池。120年后的今天,这个电池终于得到了人们的认可。

  在美国新泽西州西奥兰治的碎石路上,一辆电动汽车从行人身边飞过。汽车宽敞的内部空间显然令人吃惊。其速度是当时传统车型的两倍,卷起的灰尘高高地上升,街上拉车的马不由得皱起了鼻子。

  以上场景发生在20世纪初,该车主是托马斯·爱迪生。电动汽车当时并不新鲜,但大多依赖于沉重笨拙的铅电池。艾迪生在自己的车上设置了新的电池,希望这个电池不久就能为美国各地的车辆供电。该新电池属于镍铁电池,最初瑞典发明家恩内斯特瓦尔德马尔扬格于1899年申请专利,经爱迪生改善后用于汽车。

  爱迪生说,这个镍铁电池非常耐用,充电速度是铅电池的两倍。他和福特汽车达成协议,准备生产这辆电动汽车。

  但镍铁电池确实存在一些问题。其体积比当时广泛使用的铅电池大,价格也高。充电时释放氢气既麻烦又危险。

  不幸的是,在爱迪生改善自己的原型设计之前,电动汽车已经被更长的化石燃料汽车取代了。爱迪生和福特汽车的协议也搁浅了。但是,他的电池在其他方面得到了铁路信号等应用。在这些地方,这个电池的巨大体积不是问题。

  但是,一个多世纪后,工程师们发现镍铁电池隐藏着巨大的潜力。现在人们正在研究它,希望它能解决风能和太阳能等可再生能源供应不稳定、断断续续的问题。另外,副产品的氢气曾经很头疼,现在可能是这个电池的最大用途之一。

  大约2015年前后,荷兰代尔夫特理工大学的研究团队根据镍铁电池产生的氢气,偶然为这个电池找到了使用武器的地方。在电池充电过程中,电流通过电池时会产生化学反应,产生氢和氧。该团队认为,这种反应类似于用水生成氢的反应,即电解水反应。

  在我看来,化学原理是一样的。该团队领导弗科·穆尔德指出。水的分解反应是产生氢燃料的方法,驱动该反应的能量也由可再生能源产生,氢是100%的清洁能源。

  穆尔德和他的团队惊讶地发现,镍铁电池的电极开始分解水后,电极储存的能量比开始产生氢气前高。换句话说,镍铁电池同时作为电解装置使用时,成为性能更好的电池。他们惊讶地发现这个电池的电极能够很好地承受电解反应,但在传统的电池中,电解反应往往会严重地消耗电池。另外,我们对这个电池在上述过程中的能源效率也很满意,可以达到80%-90%。穆尔德指出。

  穆尔德把他们的作品称为电池电解器,希望这次发现有助于解决可再生能源的两个主要挑战。

  我们经常听到各种关于电池和氢的讨论穆尔德说:这两个方向之间一直有竞争关系,但实际上两者都需要。

  可再生的价值。

  风能和太阳能等可再生能源的最大挑战之一是它们提供的能源总是难以预测和断断续续。例如,太阳能在白天和夏天提供的能量容易过剩,晚上和冬天经常不足。

  锂电池等传统电池可以在短时间内储存能量,但是充满电的话,必须释放过剩的能量。不那样的话,会发生过热、消耗。相比之下,镍铁电池电解器充电后也能稳定,但只要继续充电就会产生氢气。

  镍铁电池耐用,承受充电不足和过度充电的能力比其他电池强.英国拉夫堡大学机械、电气和制造工程学院助理研究员约翰·巴顿指出,他也在研究电池电解器。通过产生氢气,电池电解器的储藏能量可以持续几天甚至几个月。

  除了产生氢,镍铁电池还有其他有用的特点。首先,不需要经常维护。艾迪生在他的早期电动汽车上证实镍铁电池非常耐用,有些已经连续使用了40年。此外,镍和铁两种金属也比传统电池中使用的金属更常见。这意味着镍铁电池电解器对可再生能源有另一个意义有助于提高利润率。

  和其他所有行业一样,可再生能源的价格也由供求关系决定。例如,在阳光明媚的日子里,太阳能可以提供足够的能量,导致能源价格下跌。镍铁电池电解器有助于削峰填谷,使该价格曲线平滑。

  电费高的时候,可以让电池放电的电费低的时候,可以给电池充电,产生氢气。穆尔德指出。

  能够实现这个功能的不仅仅是镍铁电池电解器,传统的碱性电池也能够实现这一点,在氢制造业得到广泛应用。但穆尔德认为镍铁电池电解器的耐久性更强,成本更低,使用时间更长。电池电解器的支持者们也有自信。

  另外,镍铁电池电解器的直接产物是氢气,但也可以生成氨气和甲烷等其他物质,比氢气容易贮藏和运输。如果安装了电池电解器,氨厂可以继续运行,需要的人工也会减少,运输成本也会减少,因此生成氨是可持续的最合算的选择。穆尔德电池电解器的投资者、ProtonVentures会长汉斯弗里安霍夫指出。

  扩大规模。

  目前最大的镍铁电池容量和功率分别为15KW和15KWh,容量和长期氢储能为1.5户家庭供电。另外,荷兰埃姆斯哈文发电厂计划建设30kW/30kWh的镍铁电池电解器,将来产生的氢气足以满足发电厂的需求。

  镍铁电池电解器在该发电厂通过严格测试后,下一步是进一步提高规模,向绿色能源提供商流通。电池电解器支持者的终极目标是希望达到吉瓦水平,相当于400台公共事业规模的风力发电机的总生产能力。但是,除了规模的增加之外,巴顿认为小型电池电解器也能发挥武力的地方,为不依赖主电网的偏远社区使用的微型电网提供能源。

  电池电解器的电极都是用比较便宜而且比较常见的金属制作而成,这也是它的一个有利之处。而且不同于锂,镍铁在开采过程中不会产生大量的废水,也不会造成严重的环境破坏。

  但是,穆尔德和巴顿认为镍铁电池在效率和容量方面仍有克服的障碍。电池电解器进一步增加电池容量,减少内部电阻,可以获利。内阻与电池内电流方向相反,内阻越大,电池效率越低。穆尔德和他的团队现在正在研究如何改善这一点。

  爱迪生自上世纪初开始研究镍铁电池以来,镍铁电池电解器的大部分潜力都放在眼皮下,但没有被发现。镍铁电池可能不像爱迪生想的那样,适合为汽车提供能源,但可以加快可再生能源的过渡,在广泛取代化石能源的过程中发挥重要作用。

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