研究越来越接近生产革命性电池 为可再生能源产业提供动力

大平原的任何居民都可以证明大规模的风电场越来越多地出现在乡村。根据美国风能协会的数据，在中西部和其他地方，风能占美国能源生产的一大部分：在过去十年中，有1430亿美元投资于新的风能项目。

然而，风能的蓬勃发展面临着一个障碍 - 如何在风力发电时有效且廉价地储存涡轮机产生的能量，但能源需求却很低。

“我们晚上得到很多风，比白天更多，但是夜间电力需求较低，因此，它们正在倾倒或者锁定涡轮机 - 我们正在浪费电力，”Trung Van Nguyen说，堪萨斯大学石油与化学工程教授。“如果我们能够在晚上储存这些多余的产品并在白天出售或交付高峰需求，这将使风电场所有者能够赚更多的钱并利用他们的投资。同时，你可以部署更多的风能并减少对化石的需求燃料“。

自2010年以来，Nguyen一直致力于开发先进的氢溴液流电池，这是一种先进的工业级电池设计 - 它大致相当于半卡车的大小 - 工程师自20世纪60年代以来一直在努力发展。它也可以用来储存来自太阳能发电场的电力，在没有太阳的情况下放电过夜。

Nguyen首先由国家科学基金会资助，后来由高级研究计划局 - 能源资助，他与加州大学圣巴巴拉分校，范德比尔特大学，德克萨斯大学阿灵顿分校和凯斯西储大学的研究人员合作。在此过程中，Nguyen负责监督氢溴电池设计关键部件的突破性工作。

首先，在KU开发了Nguyen电极。电池的电极是电流放电时进入或离开电池的地方。为了获得最大效率，电极需要大量的表面积。Nguyen的团队通过在多孔电极的碳纤维上直接生长碳纳米管，开发出更高表面积的碳电极。

“在我们工作之前，人们使用纸碳电极并且必须将电极堆叠在一起以产生高功率输出，”他说。“电极必须更厚，更昂贵，因为你不得不使用多层 - 它们体积更大，电阻更大。我们提出了一个简单但新颖的想法，即在碳纤维内部直接生长微小的碳纳米管。电极 - 像微小的毛发 - 我们将表面积提高了50-70倍。我们解决了氢 - 溴电池电极的高表面要求。“

在氢溴化物电池成​​功上市之前剩下的一个关键问题是开发一种有效的催化剂来加速电池氢气侧的反应并提供更高的输出，同时在系统中具有极端的腐蚀性。现在，通过一家名为Proton OnSite的私营公司获得NSF次级奖励，Nguyen正在努力解决这一最后障碍。

“我认为我们正处于真正突破的边缘，”他说。“我们需要一种耐用的催化剂，这种催化剂具有与最佳催化剂相同的活性，但可以在这种环境中存活。我们以前的材料没有足够的表面积来提供足够的功率输出。但我已经能够继续研究这种硫化铑催化剂。我想我们已经找到了增加表面积的方法。我们现在有更好的方法，我们可以在三到六个月内发布 - 我们有一些小问题需要解决，但我认为我们在这个系统中有适合氢反应的材料。“

今年5月在西雅图举行的电化学学会会议上将公布开发工业规模的先进氢溴流动电池的新成果。

事实上，在他的研究生涯中创立了几家创业公司的Nguyen指出，新的氢溴电池很快就可以实现商业化，并且可以很容易地扩展到MW(功率)MWh(能量)秤，采用模块化容器形式，全尺寸容器中大约1MWh。但他告诫说，它只能用于偏远的工业场所 - 风能和太阳能农场等地方，巨大的电池可能埋在地下。

“这种储能系统由于其腐蚀性，不适合住宅或商业系统，”他说。“溴气就像氯气。挖一个洞，用水泥或塑料将其排成一行，将电池放下并盖上盖子 - 它应该放在一个封闭的或密封的系统中，以防止泄漏或排出溴气。这将是合适的。仅适用于太阳能发电场和风电场等大型远程储能。“

KU研究员表示，可再生能源的兴起将取决于技术突破，使经济对能源生产商和投资者具有吸引力，他希望他的新电池设计能够发挥作用。

“我们将化石燃料用于能源的方式非常低效，浪费并产生温室气体，”Nguyen说。“对于化石燃料，你进行初始投资，并且你每天都要支付运营费用 - 在发电厂的剩余使用寿命期间支付煤炭或天然气。一旦你对可再生能源进行初期投资，电力你就是制作是免费的。“