專家視點：氫溴燃料電池應(yīng)用價值需觀望

據(jù)國外媒體報道 目前 美國麻省理工學(xué)院機械工程副教授卡倫·布伊與研究小組最新設(shè)計出一種新型可充電流體電池 無須依賴于造價高昂的間隔膜來生成和存儲電能。流體電池原型每平方厘米產(chǎn)生的能量是其他間隔膜電池系統(tǒng)的3倍 其功率密度以數(shù)量級高于多數(shù)鋰離子電池和其他商業(yè)和實驗?zāi)芰看鎯ο到y(tǒng)。這項最新研究報告發(fā)表在近期出版的《自然通訊》雜志上。

可再生能源正逐漸由輔助能源變?yōu)橹鲗?dǎo)能源。但由于可再生能源具有不連續(xù)、不穩(wěn)定和不可控的非穩(wěn)態(tài)特性 使得可再生能源的普及應(yīng)用需要配置大規(guī)模 功率大和容量大 儲能技術(shù)。因此 大規(guī)模儲能技術(shù)是當前國內(nèi)外的研究熱點。

判斷大規(guī)模儲能技術(shù)市場前景如何 必須同時兼顧三個方面 1. 安全性 2. 生命周期的經(jīng)濟性 3. 生命周期的環(huán)境負荷。尤其需要注意的是 對于大規(guī)模儲能技術(shù)而言 由于輸出功率和儲能容量大 發(fā)生安全事故或者環(huán)境友好性不好 會造成嚴重的危害和重大損失。

近幾年來人們提出了多種可充電液流電池或流體電池 如鋰離子流體電池、氫氯流體電池、氫溴流體電池等。特別是氫氯流體電池、氫溴流體電池國內(nèi)外有許多單位都在研究。近年來 研究人員也提出了多種不需要離子交換膜的液流電池。

如中國工程院院士楊裕生的研究團隊開發(fā)的鋅鎳單液流電池體系。英國南安普頓大學(xué)Derek Pletcher研究團隊開發(fā)了鉛酸單液流電池體系等 這些體系與已達到實用化技術(shù)成熟度的全釩液流電池相比 僅僅是在某一個方面有一些優(yōu)勢或有一些創(chuàng)新。但是在綜合性能方面還有很多問題。

卡倫研究團隊最近在《自然通訊》雜志上發(fā)表的氫溴燃料電池 利用在直接甲醇燃料電池中已有相關(guān)研究的層流原理的兩相流技術(shù)通過電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新 省略了容易被反應(yīng)生成物氫溴酸腐蝕的正、負極之間的隔膜。

由于以杜邦公司的Nafion離子交換膜為代表的全氟磺酸膜價格昂貴。所以有一種誤解認為電池只要使用隔膜成本就會很高 其實鉛酸電池隔膜和國產(chǎn)的鋰離子電池多孔隔膜和全釩液流電池用非氟離子傳導(dǎo)膜成本都很低。

另外 從電池正負極活性物質(zhì)、反應(yīng)產(chǎn)物特性及反應(yīng)特點分析 卡倫團隊研發(fā)的這種電池能否有應(yīng)用價值 尚有一系列科學(xué)和技術(shù)難題有待突破。

首先是電池中使用了溴。溴是具有刺激性氣味的發(fā)煙揮發(fā)性液體 其煙霧能強烈地刺激眼睛和呼吸道 對多數(shù)金屬和有機物均有侵蝕作用。具有毒性。其二 電池反應(yīng)生成物氫溴酸具有強酸型和與鹽酸相似的刺激味。除鉑、金等貴金屬外 對其他金屬皆有腐蝕性 生成金屬溴化物。其三 電池反應(yīng)需要消耗氫氣氫氣的來源問題有待解決 如果以電解水制氫 產(chǎn)生1個標準立方米的氫氣需要4kWh 度電 而1個標準立方米的氫氣通過燃料電池發(fā)電 僅能發(fā)不到1.5 kWh 度 電。所以 這種電池的能量效率將會很低。

綜上所述 從氫溴燃料電池本身特性而言 仍然有很多關(guān)鍵問題尚須解決 有無應(yīng)用價值仍然需要進一步的研究才能判斷。