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发展我国东南沿海风电
zlyang 2020-7-8 19:49
发展我国东南沿海风电 近海有风。季风空间相关性预报,可靠性高。 抽水储能。利用潮汐表,间接利用潮汐能。 低风速,降低机械转动惯量。 台风,卡门涡街发电。再大风,板振发电。 近海,不争耕地。特别是近海岛屿。储能。
个人分类: 风电功率预测|11 个评论
荐读 | 二维/三维纳米材料及其电化学储能应用
nanomicrolett 2019-5-6 21:41
1 ONE ▎ 等离子激发晶粒聚合实现3D纳米结构的自组装 (👈点击阅读更多) Plasma Triggered Grain Coalescence for Self-Assembly of 3D Nanostructures Chunhui Dai, Daeha Joung, Jeong-Hyun Cho Nano-Micro Lett. (2017)9:27 https://doi.org/10.1007/s40820-017-0130-z ▲ TOC 明尼苏达大学Jeong-Hyun Cho教授 通过调控等离子体的功率和反应气体的流量,可以获得不同的刻蚀效率和图案,从而得到各种形貌的晶粒团聚体。 搭配好各向同性和各向异性衬底,可通过激发不同方向衬底上的二维纳米结构,利用晶粒聚合时产生的足够的表面张力,最终形成各种3D纳米结构。 2 TWO ▎ 综述:二维过渡金属硫化物在FET中的载流子迁移率 (👈点击阅读更多) Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides and Their Charge Carrier Mobilities in Field-Effect Transistors Sohail Ahmed, Jiabao Yi Nano-Micro Lett. (2017) 9:50 https://doi.org/10.1007/s40820-017-0152-6 ▲ 二维材料系 悉尼大学Jiabao Yi 课题组详细总结了二维过渡金属硫化物(TMDC)材料制备方法、电子性能、以及TMDC电子器件的载流子迁移率研究进展。分析了TMDC电子器件兼顾高电子迁移率和高电流开关比所面临的难题。最后,列举出一系列提高TMDC器件载流子迁移率的方法并对该领域的发展前景作出展望。 3 THREE ▎ 三维Co-Al层状双氢氧化物:长期稳定性和高效性超级电容器纳米材料 (👈点击阅读更多) 3D Hierarchical Co–Al Layered Double Hydroxides with Long Term Stabilities and High Rate Performances in Supercapacitors Jiantao Zai, Yuanyuan Liu, Xuefeng Qian, et al. Nano-Micro Lett. (2017) 9:21 https://doi.org/10.1007/s40820-016-0121-5 ▲ TOC 上海交通大学宰建陶博士和钱雪峰教授 等人以水和丁醇作为混合溶剂,采用 水热法成功合成了由原子厚度纳米片组成的、具有三维花朵状结构的Co-Al-LDHs材料 。 其独特的层状结构以及丁醇改性,有效提高了Co-Al-LDHs的电化学稳定性和荷/质传输性能。用于超级电容器电极材料时表现出优异的电化学性能。 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在Springer开放获取(open-access)出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。 E-mail: editorial_office@nmletters.org Tel: 86-21-34207624
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二维纳米片材料的储能应用
nanomicrolett 2019-4-29 11:52
Recent Progress on Two-Dimensional Nanoflakes Ensembles for Energy Storage Applications Recent Progress on Two-Dimensional Nanoflakes Ensembles for Energy Storage Applications Nano-Micro Lett. (2018)10: 66 Huicong Xia, Qun Xu, Jianan Zhang* https://doi.org/10.1007/s40820-018-0219-z 本文亮点 1 总结了二维纳米片组装三维材料在超级电容器、锂离子电池、钠离子电池以及在锌离子电池、钾离子电池等储能应用方面的最新进展。 2 详细讨论了二维纳米片组装三维复合结构在增强电化学储能性能方面的作用。 内容简介 二维纳米片 组装纳米材料具有机械柔韧性高、比表面积大、活性位点丰富、化学性质稳定等一系列优异的理化性质,在电化学储能方面具有广泛的应用。 郑州大学 张佳楠副教授 等人总结和讨论了 二维 纳米片组装三维材料 的合成及其在超级电容器、锂离子电池、钠离子电池、锌离子电池、钾离子电池等电化学储能领域的应用,并展望了其未来的发展方向和潜在应用。 图文导读 1 二维 纳米片组装三维材料的示意图 2 二维过渡金属纳米片组装三维材料用于锂离子电池 3 二维MoSe 2 纳米片与 一维 石墨烯骨架组装 三维材料 用于钠离子电池 作者简介 主要研究方向: ① 电催化:析氢,O 2 还原,O 2 析出反应,CO2还原;②新型电池:金属空气电池、锂离子电池,锂硫电池。 主页链接: http://www.polymer.cn/ss/jiananzhang/index.html 相关阅读 1 等离子激发晶粒聚合实现3D纳米结构的自组装 2 综述:二维过渡金属硫化物在FET中的载流子迁移率 3 硼烯纳米带:一种新型二维结构材料的电学和磁学特性 4 三维Co-Al层状双氢氧化物:新型长期稳定性和高效性超级电容器纳米材料 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在Springer开放获取(open-access)出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。 E-mail: editorial_office@nmletters.org Tel: 86-21-34207624
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曹余良教授团队EER最新综述
EEReditor 2018-6-28 14:00
曹余良教授团队EER最新综述︱钠离子电池材料的最新发展 最新综述: 可持续能源系统需要成本低廉、电极性能好的电网规模的储能系统。由于钠资源的丰富性和低成本及其与较成熟的锂离子电池相似的电化学性质,钠离子电池( SIBs )有潜力成为电网规模的储能系统,吸引了极大的关注。在过去的十年中,尽管为了促进 SIBs 的发展,研究人员已经做出了巨大的努力,并且已经取得了显著的进展,但还有待改进,以实现 SIBs 在能量 / 功率密度和长循环稳定性方面的商业化。本文综述了 SIBs 电极材料的最新进展,包括各种有前景的正极和负极材料。此外,讨论了储钠机理,电化学性能、结构和成分优化,还有 SIBs 电极材料方面的挑战和前景。尽管还存在巨大的挑战,但我们相信,经过深入研究,成本低、寿命长的钠离子电池很快将有大规模的储能商业化应用。 Recent Advances in Sodium-Ion Battery Materials Abstract Grid-scale energy storage systems with low-cost and high-performance electrodes are needed to meet the requirements of sustainable energy systems. Due to the wide abundance and low cost of sodium resources and their similar electrochemistry to the established lithium-ion batteries, sodium-ion batteries (SIBs) have attracted considerable interest as ideal candidates for grid-scale energy storage systems. In the past decade, though tremendous efforts have been made to promote the development of SIBs, and significant advances have been achieved, further improvements are still required in terms of energy/power density and long cyclic stability for commercialization. In this review, the latest progress in electrode materials for SIBs, including a variety of promising cathodes and anodes, is briefly summarized. Besides, the sodium storage mechanisms, endeavors on electrochemical property enhancements, structural and compositional optimizations, challenges and perspectives of the electrode materials for SIBs are discussed. Though enormous challenges may lie ahead, we believe that through intensive research efforts, sodium-ion batteries with low operation cost and longevity will be commercialized for large-scale energy storage application in the near future. 文章信息 文章将发表于 EER 期刊 2018 年第 1 卷第 3 期,详情请点击阅读全文,可免费下载。 文章题目: Recent Advances in Sodium-Ion Battery Materials 引用信息: Fang, Y., Xiao, L., Chen, Z. et al. Electrochem. Energ. Rev. (2018). https://doi.org/10.1007/s41918-018-0008-x 关键词: 正极材料,负极材料,钠离子电池,储能 全文链接: https://link.springer.com/article/10.1007/s41918-018-0008-x/fulltext.html 扫描或长按二维码,识别后直达原文页面 Biographies of Authors YONGJIN FANG (FIRST AUTHOR) received Ph.D. degree (2016) in physical chemistry from Wuhan University. His recent research interests focus on novel electrode materials for sodium-ion batteries, energy storage mechanism and electrode characterizations. LIFEN XIAO received her Ph.D. in Physical Chemistry from Wuhan University in 2003. She is now a professor at Wuhan University of Technology. Her research is focused on novel electrode materials for electrochemical energy conversion and storage. ZHONGXUE CHEN received her Ph.D. in Physical Chemistry from Wuhan University in 2011. He now works at School of Power and Mechanical Engineering, Wuhan University. His research interest includes advanced materials for electrochemical energy conversion and storage. XINPING AI received her Ph.D. in Physical Chemistry from Wuhan University. He is a professor of Wuhan University. Her research interest mainly focuses on electrode materials for next-generation rechargeable batteries, such as lithium–sulfur batteries and Si anodes. YULIANG CAO (CORRESPONDING AUTHOR) received his Ph.D. (2003) in Wuhan University, and then he worked as a visiting scholar in Pacific Northwest National Laboratory from 2009 to 2011. He is now a professor at physical chemistry, Wuhan University. His research interests focus on developing advanced materials (e.g., alloy nanocomposite anodes, transition metal oxide cathodes, phosphate framework materials and novel electrolytes) for sodium-ion batteries. HANXI YANG received his M.Sc. degree (1981) in Wuhan University, and received his Ph.D. degree (1987) in University of Southampton, UK. He has been working in the field of energy storage technologies for a long time. He is interested in new materials, new technologies and new systems for energy storage. 杂志 杂志介绍 杂志介绍 Electrochemical Energy Reviews (《电化学能源评论》,简称EER),该期刊旨在及时反映国际电化学能源转换与存储领域的最新科研成果和动态,促进国内、国际的学术交流,设有专题综述和一般综述栏目。EER是国际上第一本专注电化学能源的综述性期刊。EER覆盖化学能源转换与存储所有学科,包括燃料电池,锂电池,金属-空气电池,超级电容器,制氢-储氢,CO 2 转换等。 EER为季刊,每年3月、6月、9月以及12月出版。 创刊号在2018年3月正式出版。 欢迎关注和投稿 期刊执行严格的同行评议,提供英文润色、图片精修、封面图片设计等服务。出版周期3个月左右,高水平论文可加快出版。欢迎关注和投稿。 联系我们 Contact us E-mail: eer@oa.shu.edu.cn Website: http://www.springer.com/chemistry /electrochemistry/journal/41918 http://www.eer.shu.edu.cn Tel.: 86-21-66136010 长按二维码关注我们
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[转载]世界上第一个海上风电+储能互补项目
mhchx 2018-3-22 10:31
近日,Bay State Wind与NEC Energy Solution公司(NECES)达成合作协议,将一起合作开发其位于马萨诸塞州的800MW/55MW~110MWh海上风电+储能互补项目。建成之后Bay state wind项目将会是世界上 第一个海上风电+储能 互补的商业运行项目,而马萨诸塞也将成为该项技术的发源地。 【项目介绍】 Bay state wind项目由Ørsted和Eversource共同开发,位于马萨诸塞州南海岸25英里外,玛莎葡萄园岛海岸15英里,海域面积至少可以满足2000MW装机容量,项目计划2020+实现发电,届时将会成为美国第一个大规模商业运行的海上风场。 在项目建设期间预计将为该地区创造1200多个工作职位,整个生命周期中会创造超过10,800个直接或间接的工作机会,并能给该地区风电发展带来成本效益以及技术创新。 该项目将采用NECES公司先进储能管理技术,作为大规模储能技术应用的领先者,NECES的技术专家们将为Bay state wind项目深入研究储能解决方案,以应对所在地区冬季供电可靠性的挑战,降低该地区冬季用电高峰价格,节约冬季用电费用。初步估计使用该技术后该地区冬季用电费用可以节约约1.58亿美元,此外储能技术的使用也可以降低电网潮流变化幅度、提高电网稳定性。 Bay State Wind项目将达成其对马萨诸塞州支持和促进储能应用的承诺,帮助马萨诸塞州成为全球绿色能源革命的 领导者 ,加强地区电网可靠性(降低可再生能源间歇性发电造成的不利影响),并为该地区可再生能源和储能行业创造更多的就业机会。 该项目同时可加快开发储能技术在电力系统应用的商业模式,积累利用存储技术在整合可再生能源、提高电网可靠性及运行效率、以及减少电力峰谷变化方面的优势经验,并将帮助 马萨诸塞南海岸成为美国以及全世界第一个大规模海上风电和大容量储能互补技术的发源地 。 来源 :微信群: 欧洲海上风电
个人分类: 新闻|816 次阅读|0 个评论
已授权储存过剩清洁能源并跨季供热专利,促进减少燃煤采暖排放
热度 3 SciWater 2016-10-14 21:06
1 雾霾:沉重的事实 百度百科对雾霾有描述,看官请进: http://baike.baidu.com/view/740466.htm “雾霾,是雾和霾的组合词。雾霾常见于城市。中国不少地区将雾并入霾一起作为灾害性天气现象进行预警预报,统称为“雾霾天气”。 雾霾是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。高密度人口的经济及社会活动必然会排放大量细颗粒物( PM 2.5 ),一旦排放超过大气循环能力和承载度,细颗粒物浓度将持续积聚,此时如果受静稳天气等影响,极易出现大范围的雾霾。 2013 年,“雾霾”成为年度关键词。这一年的 1 月, 4 次雾霾过程笼罩 30 个省(区、市),在北京,仅有 5 天不是雾霾天。有报告显示,中国最大的 500 个城市中,只有不到 1% 的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准,与此同时,世界上污染最严重的 10 个城市有 7 个在中国。” 今日《京华时报》( 2016/10/14 9:37:03 )刊登《上月北京 PM2.5 浓度同比升 10.0% 》( http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/10/358271.shtm ) ,又唤起人们对环境的新一轮担忧。 2 冬季采暖与雾霾 雾霾成因复杂,冬季燃煤供暖是雾霾产生的主要污染源之一。冬季采暖耗能量大,其他的供热耗能也很大。中国和世界北方地区冬季采暖需要大量能源,据统计,全球每年约有 10% 的能源消耗用于冬季采暖,在有些国家和地区这个比例更高达 30% 以上;在我国,目前冬季采暖每年供热年耗煤总量为 1.5 亿吨标准煤,每平米的采暖需要 20-40 千克标准煤,全球最多,而预计到 2020 年,城市供热面积达 85 亿平方米,采暖耗煤总量增加至 3 亿吨标煤左右。另外,室内热水独立供应在很多国家也以已经普遍,随着生活水平的提高,我国也能逐步开始,能源需求量会增加; 详细请看例子“ 东北,怎样走出雾霾 ?”( http://fms.news.cn/swf/dbwm2015_qmtt/index.html )。还有其他例子,想想乡村傍晚充满温情的“炊烟”和柴禾的香味! 3 清洁能源大量废弃,何不“春生夏长,秋收冬藏”? 清洁能源丰富,但稳定性差,能源储存已经成为急需。我国太阳能、风能和水能等能源充沛,而且在不同地区,清洁能源的类型多样;但由于这些能源的稳定性差,随季节和天气等因素变化大,不利于稳定供电和供热。 同时,不但存在出现电力利用的峰谷时段而导致的谷期电力浪费严重,还导致对新能源开发的浪费,据国家能源局发布的《关于做好 2013 年风电并网和消纳相关工作的通知》, 2012 年部分地区弃风限电现象严重,全国弃风电量约 200 亿千瓦时,严重浪费了清洁能源和投资,相当于浪费了 670 万吨标煤,直接损失超 100 亿元。 除了风能,太阳能、水能也都有大量不能并网现象,为什么不想办法把这些能源储存起来,“春生夏长,秋收冬藏”?用夏季的太阳能温暖严冬的寒冷。 4 上帝以各种方式眷顾人们,只是人类需要时间理解和享用他伟大的赐予 冬季寒冷的北方夏季光照充裕,广袤的大地风以骑士般坚定的步伐常年不息,随着科学的发展,这些自然赐予的力量可以借助光伏和风机发电,而且电和热的转换原理和技术我们的先辈已经搞清,加上土地、山峦和聪明的人们,我们可以幸运地享受这伟大的给予和恩赐! 本人设计和完成专利“储存不稳或过剩电能并跨时供热的系统”,可以对太阳能、风能和发电峰期和用电低谷期的过剩水能等清洁能源进行储存,并跨季供热,用于冬季采暖,也可以用于任何时候的暖水供应;如果愿意,也还能再度转化为电能使用。 这样就可以减少化石能源消费,减少雾霾和其他污染物排放,从而保护环境健康和居民身体健康! 5 我们一起来,协力治雾霾! 造福社会的事,需要伟大的有责任心的企业和人来完成,如果您有兴趣,请联系我:王飞。 1 请发邮件: wang_fei@nwsuaf.edu.cn ,或者wafe@iswc.ac.cn, 2 请留下您的邮箱,我联系您! 风力发电、太阳能发电、市政供暖、抽水蓄能发电等企业的成本会很低,贡献会很大! 如果您能为社会减弱雾霾,财富一定会眷顾您;如果雾霾减少了,您一定会看到和看清美丽健康的笑容,更多也更灿烂! 请广泛传播,但也请告知我,并请注明出处!多谢多谢!
个人分类: 科学服务社会|5183 次阅读|5 个评论
当你老了怎么办?另类“储能”
热度 1 ncepuztf 2015-10-9 22:12
凡是生产和消费不匹配的地方就需要缓冲。 粮食吃不完要建粮仓,钱用不了要存银行,这里粮仓和银行都是缓冲。 计算机里面的缓冲就更普遍了,光CPU就好几级缓冲,用来缓减数据加工和输入输出 之间的矛盾。 在电力系统,由于电能不能大量存储,电力生产和消费需要同步完成。 如果能解决“储能”,没了电就不用着急打电话给供电局,依靠自己的储能设备就 能解决主要矛盾,加上自家的分布式电源,电网就成了家家户户的备用,以后这 “电老虎”就变成“电猫”,宠物而已。 自从特斯拉推出大号充电宝,让大家看到了希望,电网预计未来也不会是NB的 行业, 请考大学选专业的人们关注此方面的科技进展,谨慎绕行,以避免误了 前途, 导致 没钱可图。 当然,除了大号充电宝,还有常用的抽水蓄能以及其他奇奇怪怪的各种储能,如压 缩 空气储能、飞轮储能、超级电容器储能等等,总之开动脑筋想去吧, 凡是能发出 (提 供)电力的,就可以逆向思维去思考储能方法 。 我们这里要说的是另一种“储能”,叫“能力存储”,它是个有关养老的话题。 年轻的时候有劳动能力和行为能力,可以“万事不求人”, 但老了呢,病了呢,就需要别人的帮助了。 因此,在自己尚有能力的时候,要帮助别人,老人们要帮助子女, 当自己没有能力,需要帮助的时候,也可以接受来自别人的帮助。 说起来容易,做起来是个系统工程,因为储能就需要储能系统,一个家庭的“储能” 结构简单,容易运行,但现在因独生子女计划生育政策,其运行效能也不容乐观。 如果是社会上许许多多家庭参与的”储能“,就需要国家或机构的介入了。 西方把去敬老院帮忙,叫“义工”(和原来我们的义务工有明显区别,是非强 制性 的),会有社区或专门的组织机构予以“记录”,相当于为志愿者“存储能力”; 等老了,自己进了敬老院,也会有别人来当“义工”提供帮助,当然接受帮助或进 敬老院是不是要查查档案,看看你过去是不是有存储的“能力”?应该有一套相应 的办法,这应该成为一种”社会契约“。 如今,养老的形势这么严峻,过去我们没有建立起这样的”储能系统“,本来不多 的养老金的缺口又让人胆战 心惊 ,目前养老系统运行基本依赖家庭养老,社会养老 基本”认钱“。假期去北京昌平的 太平祥和山庄 参加研究生班聚会,特意问了下 那里的养老院,说不要钱,生活费(饭费和水电费)大概每月四五百,但前提条件 是:要存120万人民币在该处,而且3年一签。不要说大多数人没这么多钱,就算有, 换算成每月实际成本也在4500元左右,不是普通人能住得起的。 鉴于这种情况, 呼吁国家尽快建立”能力存储“系统,让普通人存进去”能力“, 将来能得到相应回馈 , 养老矛盾也能有所缓减。
个人分类: 说说|1683 次阅读|2 个评论
风力发电机漫谈之储能和并网
热度 19 suguang 2013-2-1 16:54
先从两个问题说起,正是这两个问题吸引着我写下了这篇博文,也以此文献给关心和热爱风电行业的朋友。 第一个问题是老人问的。我在北京工作时遇到一个老人。他知道我在研究风力发电机,问了个很好奇的问题,“汽车生产多了就放在仓库里,风电发多了怎么办?能像汽车那样放在那吗?”老人问的很朴素,给我的印象却很深刻。 另一个问题是朋友问的。这两年国家多次提醒防止风电行业产能过剩。有一个朋友看到了新闻,很关心的问我,“风能又没有污染,应该多多益善,怎么会过剩呢?”这也是个很有趣的问题。 第一个问题关系着风能和太阳能等分布式能源的长远发展。我们都能很容易想到, 风能是间断的,而且其时空分布和用电需求是不一致的。比方晚上深夜后风大,但是用电量小,多发的电只能浪费了,这就是时间分布不一致。再比方,西北地区的风资源丰富,但是东南沿海地区的用电量大,这就是空间分布不一致。如何减小这种时空分布的不一致,不仅是风能行业发展的问题,太阳能行业应该也有类似的问题。 对这个问题的回答已经有了进展,几个概念性答案就是电动汽车,高性能电池和智能电网。 风能怎么联系到了电动汽车呢? 前面说过,晚上多发的电只能浪费掉,如果有了用电量大的电动汽车,就可以在晚上充电,将多发的电利用起来,就像在小河上建了一座座小水坝。这也提示了电动汽车的关键技术肯定包括发展高性能的电池。这两个概念都是当前的研究热点和行业发展趋势。 智能电网的提出则解决了分布式能源的集成和调度问题,以及通过智能监控提高电能的利用效率。 为了解决供需空间分布不一致的问题,风能行业也在发展海上风机和低风速风机,以便充分利用东南沿海地区的风能。 回到第二个问题,风电行业为什么会产能过剩呢?既然说过剩,那就是相对的。相对什么呢?风电并网和电网消纳的能力。如果立了那么多风机,经常限电弃风,那不就是过剩吗?现实中甚至还出现了风机大规模脱网事故,对电网的稳定运行造成严重威胁。这是怎么回事呢?原来在以前的设计中,当电网电压跌落时,单个风机为了自我保护通常会停机。但是这会造成电网电压进一步跌落,进而其他的风机也会相继脱网,如同多米诺骨牌一样形成连锁反应。 这么严重的问题有没有解决措施呢?有!其中的关键技术就是低电压穿越技术。说白了就是,当电网电压跌落时,在电压跌落的一定范围内,风机要保持并网运行。这就要求风机的控制更加智能,也意味着增加研发和硬件的成本,因而没有得到企业的足够重视。现在看来,随着风机大规模并网,低电压穿越技术已经是必须的。 2011年低电压穿越问题突然变的很热,电科院负责开展了相关测试和认证,现在很多家企业都已经通过了技术认证。可以预见,将来的风机肯定会更加团结地融入电网,在电网故障时不会再自顾自的脱网当逃兵了。 最后,希望风能行业能够持续发展,将清洁能源送到千家万户。也希望储能技术和智能电网技术能够取得突破,为风能和太阳能等分布式能源的长远发展铺平道路。 本文仅为科普,更多内容请参考相关报告和论文。 后记: *已有的风电项目主要是大规模的风电场,因此当前的并网方式主要是集中并网。
个人分类: 工作点滴|9528 次阅读|31 个评论
MIT的研究人员发现了一种增加电池储能的方法
毛宁波 2011-7-26 07:55
MIT的研究人员发现了一种增加电池储能的方法
MIT researchers have found a way to improve the energy density of a type of battery known as lithium-air (or lithium-oxygen) batteries, producing a device that could potentially pack several times more energy per pound than the lithium-ion batteries that now dominate the market for rechargeable devices in everything from cellphones to cars. The work is a continuation of a project that last year demonstrated improved efficiency in lithium-air batteries through the use of noble-metal-based catalysts. In principle, lithium-air batteries have the potential to pack even more punch for a given weight than lithium-ion batteries because they replace one of the heavy solid electrodes with a porous carbon electrode that stores energy by capturing oxygen from air flowing through the system, combining it with lithium ions to form lithium oxides. The new work takes this advantage one step further, creating carbon-fiber-based electrodes that are substantially more porous than other carbon electrodes, and can therefore more efficiently store the solid oxidized lithium that fills the pores as the battery discharges. "We grow vertically aligned arrays of carbon nanofibers using a chemical vapor deposition process. These carpet-like arrays provide a highly conductive, low-density scaffold for energy storage," explains Robert Mitchell, a graduate student in MIT's Department of Materials Science and Engineering (DMSE) and co-author of a paper describing the new findings in the journal Energy and Environmental Science . During discharge, lithium-peroxide particles grow on the carbon fibers, adds co-author Betar Gallant, a graduate student in MIT's Department of Mechanical Engineering. In designing an ideal electrode material, she says, it's important to "minimize the amount of carbon, which adds unwanted weight to the battery, and maximize the space available for lithium peroxide," the active compound that forms during the discharging of lithium-air batteries. "We were able to create a novel carpet-like material — composed of more than 90 percent void space — that can be filled by the reactive material during battery operation," says Yang Shao-Horn, the Gail E. Kendall Professor of Mechanical Engineering and Materials Science and Engineering and senior author of the paper. The other senior author of the paper is Carl Thompson, the Stavros Salapatas Professor of Materials Science and Engineering and interim head of DMSE. In earlier lithium-air battery research that Shao-Horn and her students reported last year, they demonstrated that carbon particles could be used to make efficient electrodes for lithium-air batteries. In that work, the carbon structures were more complex but only had about 70 percent void space. The gravimetric energy stored by these electrodes — the amount of power they can store for a given weight — "is among the highest values reported to date, which shows that tuning the carbon structure is a promising route for increasing the energy density of lithium-air batteries," Gallant says. The result is an electrode that can store four times as much energy for its weight as present lithium-ion battery electrodes. In the paper published last year, the team had estimated the kinds of improvement in gravimetric efficiency that might be achieved with lithium-air batteries; this new work "realizes this gravimetric gain," Shao-Horn says. Further work is still needed to translate these basic laboratory advances into a practical commercial product, she cautions. Because the electrodes take the form of orderly "carpets" of carbon fibers — unlike the randomly arranged carbon particles in other electrodes — it is relatively easy to use a scanning electron microscope to observe the behavior of the electrodes at intermediate states of charge. The researchers say this ability to observe the process, an advantage that they had not anticipated, is a critical step toward further improving battery performance. For example, it could help explain why existing systems degrade after many charge-discharge cycles. Ji-Guang Zhang, a laboratory fellow in battery technology at the Pacific Northwest National Laboratory, says this is "original and high-quality work." He adds that this research "demonstrates a very unique approach to preparing high-capacity electrodes for lithium-air batteries." http://web.mit.edu/newsoffice/2011/better-battery-storage-0725.html
个人分类: 世界能源|3826 次阅读|0 个评论
新型储能体系的探索
imwgj 2009-2-10 17:14
能量的储存在国民经济和日常生活中起着重要的作用,尤其是电能的储存。电能的储存就小的方面而言可以用于日常生活中,如用于各种电子设备的电池,就大的方面而言可以调节电力供应和节约能源。然而,电力和油、气等燃料能源不同,它的贮存十分困难。电的这种特性使得电力供应系统的建设与运行必须与用电需求相匹配,而电力的需求是有时间和季节性的。用电高峰期,电力紧张;而用电低谷时,电力过剩。常用的储能系统有化学储存如蓄电池和机械能储存如抽水蓄能电站等。常用的抽水蓄能电站虽然已经实用化,但是受到选址等方面的限制。而传统的化学蓄电池可以不受地理位置的限制,有利于分散布置,可以接近用电中心。因此,世界各国的科学家都在致力于开发性能较好的新型储能电池。 蓄电体系包括铅酸、Ni一cd、Ni一MH和锂离子电池。而上述体系因为环保、成本、安全等各种各样的原因,无法成为大型储能体系的选择,因此必须探索新的储能体系。本实验室经过一段时间的探索,发现水溶液可充锂电池(简称水锂电:Aqueous rechargeable lithium battery, ARLB)可望成为新型的储能体系。本实验室采用传统的固相法合成一系列材料,用循环伏安法研究了这些材料在水溶液中的电位和稳定性,发现材料在水的电化学窗口范围内在水溶液中都能稳定存在,而且电位适合组装成可实用的电池。其容量在材料未做优化的条件下仍然可以和传统的铅酸电池、镍镉电池相媲美,而且具有良好的循环性能,经过长时间的充放电循环,电池的容量几乎没有衰减。目前该类电池已经做到450次以上,其循环性能远远好于文献报道中类似的电池。而且打破了人们传统认为的水锂电循环性能不好的观念。 目前,我们实验室还率先开展具有新型储电机理的新储电体系的探索,从目前的结果来看,有望实现真正意义上的绿色储能,为人类的可持续发展作点贡献。
个人分类: 未分类|5346 次阅读|0 个评论

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GMT+8, 2024-5-28 13:55

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