大型儲能系統未來將越來越重要,為了研發安全、低成本與高效率儲能電池與系統,美國史丹佛大學透過水與鹽打造出新型態水基錳氫(manganese hydrogen)電池,盼望該電池能儲存風能與太陽能,有效利用再生能源電力並發展成電網級儲能設備。

太陽能與風能為當今受歡迎再生能源技術,但該產業為間歇性能源,有效儲存多餘電力為解決缺電與電力供過於求之道,其中鋰離子電池雖然為儲能技術龍頭,不過大規模建置鋰離子儲能電廠將所費不貲,也需要定期更換電池。

而史丹佛大學研發的新型錳氫電池可解決成本與電池壽命挑戰,可望發展為電網級儲能系統。史丹佛材料科學教授崔屹指出,團隊把一種特殊鹽溶於水與電極,產生可逆化學反應,以氫氣的形式儲存再生能源電力。

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為將電力轉換成氫氣,團隊首先將一種常見於乾電池、肥料、紙類的工業鹽「硫酸錳」溶於水中製成錳氫電池,當電力通過硫酸錳溶液時會觸發化學反應,並在電極產生二氧化錳粒子,而多餘電子則形成氫氣,可在需要電力時做為燃料燃燒或重新產生電力。

目前工程師已經成功利用氫氣發電,下一步則是證明該水基電池可重複充電。團隊藉由將電源接上能源用盡的電池原型,將電極上的二氧化錳粒子與水結合,補充溶液中的硫酸錳鹽。一旦補足溶液中的鹽分,電子將會過剩並再次重複循環

該研究目前仍處於初步階段,約7.6公分的原型能產生20毫瓦小時電力,約可為LED手電筒供電,而研究員相信該技術可擴展至工業級儲能系統,充放電高達1萬次,打造壽命遠遠超過十年的電池。

崔屹表示,考量到水基電池預期壽命,預計可以1美分讓100瓦燈泡持續發亮12小時,而團隊相信該技術將能滿足美國能源部(DOE)對公用事業規模儲能系統目標。根據能源部建議,儲能系統得在一小時內釋放至少20kw電力,且最少能重複充電5,000次,使用壽命則為10年或以上,而為了讓電池具有實際應用性,儲能系統成本得在2,000美元以下,大約是每KWh 100美元。

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