新電池技術(shù)靠采集低溫余熱充電

研究人員已能透過增加電池的數(shù)量來提高功率密度池數(shù)量，因此，這種方法還可望擴展到一些可能更具吸引力的商業(yè)應用。

美國賓州州立大學(Penn State)的工程師聲稱開發(fā)出一種能夠利用可回收氨電池采集低溫余熱充電的有效方法。

“這種利用余熱産生電能的方法，能夠在不增加任何石化燃料消耗的情況下産生電力，”賓州大學環(huán)境工程學教授Bruce E. Logan表示，“熱回收電池采用碳中性的方式來儲存余熱并轉(zhuǎn)換成電能，而且具有比固態(tài)元件更低成本的潛力。”

低溫余熱是許多能源産生方法的産物。研究人員們希望能想善加利用這些余熱，使其得以産生更多的電能。其他研究人員們已經(jīng)嘗試過多種方法了，但大多數(shù)都只能産生少許電能而無法有效利用，或者是無法提供連續(xù)的資源。

Logan教授其及研究團隊們則改用熱回收氨電池(thermally regenerated ammonia-based battery)來采集余熱，并回收這些低溫余熱來産生電能。這種熱再生氨電池是由銅電極所組成，而且僅在陽極電解液中添加氨。

“這種電池可持續(xù)運作，直到電池反應在陽極附近電解液耗盡實現(xiàn)複合物所需的氨，或者耗盡陰極附近電解液中的銅離子后停止化學反應，”賓州大學環(huán)境工程系博士后研究生Fang Zhang解釋。

這種電池如果無法再産生化學反應以便持續(xù)供應電能，那么就完全無效了。而今，利用外在的低溫余熱，研究人員們從電池陽極電解液殘留中提煉出氨，然后再重新充電至該電池的原有陰極室。

添加氨的腔室現(xiàn)在成爲了陽極室，而銅離子則被重新沉積在其他腔室中的電極上——新的陰極，即原來的陽極。研究人員們在陽極室與陰極室之間反覆切換氨，從而保持了電極上的銅離子量。

“我們提出了一個十分高效、低成本且可擴展的熱回收氨電池，它可以從銅氨化合物中産生電流，”研究人員們在《能源與環(huán)境科學》(Energy and Environmental Science)發(fā)表這項研究的報告中指出。在電池中的氨液流體可將熱能轉(zhuǎn)換成電能，“而如果需要的話，這種氨電池還可以進行放電，讓所儲存的化學能量能 夠高效地轉(zhuǎn)換成爲電能。”

以往的研究方法存在的問題之一是：相對于所用的水量而言，所産生的能量太少。例如利用鹽以及少量鹽水産生電能的系統(tǒng)。而這種新式的熱回收氨電池系統(tǒng)則可將電池中約29%的化學能量轉(zhuǎn)換成電能，而且在經(jīng)過未來的最佳化后還可能再進一步改善。

研究人員們目前已能産生每平方公尺約60W的功率密度，這比其他以液體爲主的熱-電能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)所産生的功率密度更高6至10倍。研究人員指出，目前熱回收氨電池尚未經(jīng)過最佳化，因此，未來在經(jīng)過進一步改善調(diào)整后，可望産生更多的電能，以及降低使用電池的成本。