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储能技术新突破!香港中大成功研发新型高能量电池
李明 2017-04-16
导语

香港中文大学机械与自动化工程学系最近研发了一种高能量新型锌-碘溴液流电池,能量密度达每升101瓦时,刷新了目前水系液流电池能量密度的纪录。研究团队预计这种电池可在5至8年内应用于电动汽车市场。

香港中文大学机械与自动化工程学系最近研发了一种高能量新型锌-碘溴液流电池,能量密度达每升101瓦时,刷新了目前水系液流电池能量密度的纪录。研究团队预计这种电池可在5至8年内应用于电动汽车市场。这项突破性的成果近日在国际知名学术期刊《能源及环境科学》发表,并获英国皇家化学会旗下杂志《化学世界》重点报导。

图:(左起)中大机械与自动化工程学系博士研究生李喆珺小姐、副研究员翁国明博士、卢怡君教授,以及研究助理谭朗彦先生。

在香港中大4月12日召开的记者会上,机械与自动化工程学系助理教授卢怡君介绍了该研究的原理和优点,并进行了示范。

据介绍,水系液流电池是两种电解液通过离子交换产生电能,具有安全、环保、系统设计灵活、寿命长达数十年的特点,是一种极具发展潜力的新型储能系统。

图:锌-碘溴液流电池设计原型的外观

锌-碘溴液流电池以高溶解度的碘化锌作为主要的活性电解液原料,碘离子和锌分别作为正极与负极的电化学活性物质。该电池中含有一些游离的碘二离子,在充电时,碘离子为稳定碘二离子,与其结合成为碘三负离子,使锌-碘溴液流电池的循环性保持稳定。然而,那些充当稳定剂而失去自由的碘离子在提升电池容量方面的功能被白白浪费。

基于此,研究团队发现,在碘溶液中添加溴离子可用来充当碘离子的“替身”。溴离子与碘二离子结合成为碘溴离子,同样可发挥稳定循环性的作用,而被释放的碘离子则可增加电池容量。在添加碘离子后,电池能量密度被提升至高达每升101瓦时,与未添加溴离子前相比,电池容量增加了至少20%。

图:锌-碘溴液流电池的结构设计图示。

卢怡君表示,这种新型储能系统具有能量密度高和循环性能兼备的特点,预计在5至8年内可应用于日益庞大的电动汽车市场。电动汽车如果应用了这种电池,可大幅降低价格,行驶里程也更长。同时,这种电池更安全,不怕普通的碰撞,对电动汽车的安全性很有好处。

据悉,该项研究是香港中大五年研究计划“智能化太阳能技术:采集、存储和应用”的一部分;该项研究是由中大工程学院院长汪正平教授领导的五年研究计划「智能化太阳能技术︰采集、存储和应用」的一部份。研究团队自2014年起获香港政府研究资助局主题研究计划资助6,033万港元,另由中大及其他合作院校分别提供1,380万港元及300万港元。该项研究由30多位来自中大、香港理工大学、香港科技大学及香港大学学者共同合作,以提升太阳能发电的效能,让有关技术更加普及。 

关于卢怡君教授

卢教授2007年于台湾国立清华大学取得材料工程学系本科学位,并于2012年在美国麻省理工学院材料科学及工程学系取得博士学位。自2013年起,受聘于美国麻省理工学院为附属研究员。卢教授现为中大机械与自动化工程学系助理教授。卢教授曾获得多个中大及国际研究及教学奖项,包括中大博文教学奖 (2016)、校长模范教学奖及院长模范教学奖 (2014) 、香港研究资助局杰出青年学者 (2014),美国麻省理工学院Martin Family Society of Fellows for Sustainability (2009) 及台湾国家科学委员会杰出研究创新奖等。 

文章链接:

Guo-Ming Weng, et al, "Unlocking the capacity of iodide for high-energy-density zinc/polyiodide and lithium/polyiodide redox flow batteries," Energy & Environmental Science, 2017, DOI: 10.1039/C6EE03554J

(本文参考自新华社及香港中文大学新闻网,由e科网整理编辑;)

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作者 李明

博士生

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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