少妇视频无码专区,三级黄线在线免费播放,婷婷在线免费手机视频,潮喷潮喷吧日韩人妻无码,中文亚洲天堂,亚洲午夜福利一级无码男同,国内高清无码视在线

０１

什么是碳空氣蓄電池系統(tǒng)？

東京工業(yè)大學(xué)于2021年12月宣布將開(kāi)發(fā)碳空氣蓄電池系統(tǒng)。區(qū)別于儲(chǔ)氫蓄電，利用儲(chǔ)碳技術(shù)研發(fā)大容量蓄電池系統(tǒng)。東京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系三年級(jí)博士生龜田惠佑和伊原學(xué)教授提出了一個(gè)碳/空氣二次電池（CASB）系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)電解二氧化碳（CO2）儲(chǔ)存碳（C），并利用空氣中的碳和氧氣（O2）發(fā)電。盡管之前已經(jīng)報(bào)道了關(guān)于電解二氧化碳和利用碳和氧氣發(fā)電的研究，但這是第一次開(kāi)發(fā)出將這兩者結(jié)合起來(lái)的系統(tǒng)。

這次研究開(kāi)發(fā)的CASB系統(tǒng)，與原本作為可再生能源大規(guī)模部署所需的高容量存儲(chǔ)技術(shù)氫氣/水-動(dòng)力-氣體-動(dòng)力（H2/H2O-P2G2P）相比，理論體積能量密度為1,625 Wh/L，遠(yuǎn)高于壓縮氫氣（379 Wh/L，20 MPa），且在整體反應(yīng)C+O2?CO2的基礎(chǔ)上，其理論放電效率[為100%。獨(dú)立控制儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出和存儲(chǔ)容量的能力使其成為有前途的下一代高容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)。該系統(tǒng)的另一個(gè)特點(diǎn)是，它不會(huì)排放二氧化碳，因?yàn)榕欧胚^(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳被儲(chǔ)存起來(lái)。在使用固體氧化物燃料電池/電解電池（SOFC/EC）的充放電實(shí)驗(yàn)中，實(shí)現(xiàn)了84%的庫(kù)倫效率和38%的充放電效率。它幾乎不排放熱量，使其易于建造，因?yàn)樗恍枰獰峤粨Q器。不過(guò)，氫氣儲(chǔ)存電池系統(tǒng)只需要一個(gè)氫氣罐，而碳空氣儲(chǔ)存電池系統(tǒng)需要儲(chǔ)存碳和二氧化碳的罐子。

０２

研究背景

對(duì)于此次實(shí)驗(yàn)的構(gòu)想，伊原學(xué)教授表示，用鋰離子電池和氫氣儲(chǔ)存來(lái)作為儲(chǔ)存可再生能源這一類的研究在穩(wěn)步進(jìn)行中，但在可再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)上，他們需要有更多方案，因此他們朝著研究增加儲(chǔ)存效率和設(shè)備小型化的方向進(jìn)行了此次的實(shí)驗(yàn)。

眾所周知，可再生能源正在逐步進(jìn)入能源系統(tǒng)，但如何處理電力供需之間的平衡是一個(gè)無(wú)法忽視的大問(wèn)題。換句話說(shuō)，受天氣和其他條件的影響，太陽(yáng)能和風(fēng)能的發(fā)電量并不穩(wěn)定，所以人們擔(dān)心會(huì)出現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)階段需求而言過(guò)剩的發(fā)電量，或者在需要大量電力時(shí)出現(xiàn)發(fā)電量不足的情況。這就需要大容量的儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。


在開(kāi)發(fā)高容量?jī)?chǔ)能技術(shù)和設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)，有許多要點(diǎn)需要考慮。例如，在盡可能小型的設(shè)施中確保盡可能多地儲(chǔ)存能量。確保充電或放電時(shí)沒(méi)有能量損失（充電/放電效率）也很重要。 在開(kāi)發(fā)和引進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)的過(guò)程中，還考慮了其他因素，如低充電和放電時(shí)間以及提高能量提取率。在許多可用的技術(shù)中，近年來(lái)使用氫氣作為充電和放電方法備受矚目。通過(guò)將水電解成氫氣，電力可以以氫氣的形式儲(chǔ)存，然后可以用來(lái)發(fā)電。

盡管H2/H2O-P2G2P的優(yōu)點(diǎn)是存儲(chǔ)容量和功率輸出可以獨(dú)立設(shè)置，但與氫的氧化有關(guān)的反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致巨大熵變和水的蒸發(fā)潛熱，導(dǎo)致充/放電效率低。此外，氣體的體積比固體的大，每體積的能量密度較低，這意味著氣體需要更多的空間來(lái)儲(chǔ)存。雖然已經(jīng)開(kāi)展了提高H2/H2O-P2G2P效率和使設(shè)備小型化的研究，伊原學(xué)教授表示，開(kāi)發(fā)和研究具有更高性能的充電和放電方法也同樣重要，他們一直特別關(guān)注使用碳（C）的方法，并經(jīng)開(kāi)發(fā)了可充電的直接碳燃料電池（RDCFC），它以碳為燃料，通過(guò)碳?xì)浠衔锏臒峤馓峁┨迹磸?fù)發(fā)電。在這項(xiàng)研究中，他們重點(diǎn)使用了氧化還原反應(yīng)C+O2?CO2，它具有較高的能量密度和低于2 kJ/mol的低熵變化。具體來(lái)說(shuō)，利用二氧化碳的電解反應(yīng)和Boudouard反應(yīng)之間的熱化學(xué)平衡沉積碳，通過(guò) RDCFC的充電和放電的反應(yīng)發(fā)電。

０３

研究成果以及未來(lái)展望

【充電（CO2電氣分解）時(shí)】

二氧化碳以液態(tài)儲(chǔ)存，并在充電時(shí)被汽化。 二氧化碳以液態(tài)形式儲(chǔ)存，并在充電時(shí)被汽化。 一氧化碳（CO）的分壓在充電時(shí)間內(nèi)增加，Boudouard反應(yīng)下的熱平衡反應(yīng)（2CO?C+CO2）被用來(lái)沉積碳。

【放電（發(fā)電）】

利用系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的碳和送入系統(tǒng)的空氣中的氧氣進(jìn)行反應(yīng)，從而產(chǎn)生電力。在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳再次以液體形式儲(chǔ)存起來(lái)，形成一個(gè)充電-放電循環(huán)。 因此，在CASB系統(tǒng)的充電和放電過(guò)程中，沒(méi)有二氧化碳排放。


如下圖所示，各蓄電技術(shù)的體積及重量基準(zhǔn)下能量密度和功率密度的關(guān)系。CASB系統(tǒng)的理論體積能量密度為1625Wh/L，理論重力能量為2500Wh/kg。由于CASB系統(tǒng)是作為一個(gè)固定的儲(chǔ)能系統(tǒng)，所以體積能量密度是更重要的指標(biāo)。由于CASB系統(tǒng)旨在成為一個(gè)固定的儲(chǔ)能系統(tǒng)，體積能量密度是一個(gè)更重要的指標(biāo)，預(yù)計(jì)CASB系統(tǒng)的體積能量密度將高于壓縮氫氣（理論體積能量密度379Wh/L，20MPa）和鋰離子電池。 與H2/H2O-P2G2P一樣，CASB系統(tǒng)也有望被用作高容量的能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)，這是由于儲(chǔ)存的碳和二氧化碳的容量（=儲(chǔ)存容量）和燃料電池/電解電池的輸出可以獨(dú)立設(shè)置。


下圖顯示了CASB系統(tǒng)的充電/放電特性和性能：在這個(gè)使用SOFC/EC的實(shí)驗(yàn)中，該系統(tǒng)是世界上第一個(gè)在800℃和100mA/cm2的條件下成功完成10個(gè)充電/放電循環(huán)而沒(méi)有電極退化的系統(tǒng)。 結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了84%的庫(kù)侖效率、38%的充放電效率和80 mW/cm2的功率密度。


這次研究中成功驗(yàn)證了CASB系統(tǒng)的充放電效率為38%，與近似的H2/H2O-P2G2P充放電效率（20%-54%）相當(dāng)。 該項(xiàng)目研究小組未來(lái)將對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)和開(kāi)發(fā)，以應(yīng)對(duì)在實(shí)際使用中所需的更高效率。為了提高效率，有必要開(kāi)發(fā)具有高效的碳利用和低過(guò)電壓的電極，即使在碳沉積的情況下。為了實(shí)現(xiàn)CASB系統(tǒng)，有必要研究整個(gè)系統(tǒng)的充電和放電過(guò)程，這將使體積能量密度和充放電效率更高。伊原教表示，目前還有很多工作要做，包括開(kāi)發(fā)適合碳空氣儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的低過(guò)電壓（損耗）的電極材料，以及研究充電和放電過(guò)程以提高效率。盡管現(xiàn)在他們正在獨(dú)立進(jìn)行這項(xiàng)研究，但該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用的時(shí)間將取決于有多少參與者參與進(jìn)來(lái)。 

原標(biāo)題：碳空氣蓄電池--東京工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)新模式電池系統(tǒng)