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夏普:为实现碳中和,开始开发“锌基储能技术”

时间:2022-09-21 浏览:828次

在日本政府的《能源基本计划》中,2030年度太阳能发电和风力发电等的可再生能源的电力构成比预计为36~38%。然而,如果要将发电量随自然条件变化而波动的可再生能源作为主力电源,必须使用蓄电池(二次电池)调平供电,因此,迫切需要开发出一种创新型储能技术。


“锌基储能技术”的利用示意图


夏普此次开发的“流动式锌空气电池”技术以锌为储能材料,其结构特征在于负责蓄电池充放电的电池和负责储能的储存单元相互独立。通过使用丰富且廉价的锌,以及通过增加储存单元的尺寸实现大容量,使得实现低成本且大容量的蓄电池成为可能。此外,由于电解液使用了水性液体,因此也确保了高度的安全性。


为了实现碳中和,夏普提出“到2050年公司活动中产生的温室气体净排放量为零”的环境愿景,并正在朝着到2035年减排60%(与2021年度相比)的目标而努力。将该技术用于办公室和工厂的自用电,以及发电厂和微电网中的分布式储能等,将在促进可再生能源普及的同时,为实现碳中和作出贡献。



■基本结构与储能原理


“流动式锌空气电池”是一种利用空气中的氧气进行充放电的空气电池,利用锌(Zn)作为储存电力的材料(储能材料)。该电池由一个电池和一个储存单元组成。其中,电池采用一般蓄电池的基本配置,负责充放电;储存单元使用流动式的方法,负责存储在充电完成后的锌。


充电时,氧化锌(ZnO)在化学转变为锌时储存电子;放电时,由于与空气中的氧气发生作用,锌返回氧化锌时,会释放它所储存的电子,从而可以提取电力。

利用氧化锌和锌的这种变化循环,可以用作能够反复充放电的蓄电池。


“流动式锌空气电池”示意图


■技术优势


・由于使用廉价的锌作为储能材料,因此可以降低成本

目前,利用锂作为储能材料的蓄电池为主流,但只有有限几个国家能生产和精炼锂,因此锂的价格十分昂贵,而且还存在供需紧张的风险。与之相比,许多地区都可以生产和精炼锌,因此锌不仅价格便宜,而且供需稳定。


・由于采用流动式方法,因此易于实现大容量

在流动式方法中,由于电池和储存单元相互独立,因此通过增加储存单元的尺寸可以很容易地实现大容量。此外,原理上,由于储存单元的成本低于电池的成本,因此结合利用廉价的锌,可用作低成本且大容量的蓄电池。


・使用水性电解液,安全性高

由于浸泡锌的电解液使用水性液体,因此着火的可能性极低,与使用有机溶剂(非水性)的蓄电池相比,安全性更高。




文章转自微信公众号《AIpatent 前沿研发信息介绍平台》




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