东京工业大学开发碳-空气电池 推动下一代储能系统发展

风能和太阳能发电的障碍之一是其不稳定性。作为一种很有前途的替代方案，储氢系统的使用有助于适应恶劣环境条件下功率输出的波动。这种系统通过水分解产生氢气来产生清洁的电力。然而，这些系统效率低下，通常需要扩大规模，这导致更复杂的热管理和更低的能量和功率密度。

(来源:techxplore)

据国外媒体报道，东京工业大学的研究人员提出了一种替代电能存储系统，该系统使用碳代替氢作为能源。新系统被称为碳/空气二次电池(CASB)，由固体氧化物燃料和电解池(SOFC/ECs)组成。电解二氧化碳(CO2)产生的碳被空气氧化产生能量。通过向SOFC/ECs供应压缩的液化CO2来构建能量存储系统。

研究人员说，CASB类似于电池，用可再生能源产生的能量充电，并将二氧化碳减少到二氧化碳..在随后的放电阶段，C被氧化产生能量。因为碳储存在SOFC/ECs的有限空间中，所以CASB的能量密度受限于它所能容纳的碳量。尽管如此，研究人员发现CASB比储氢系统具有更高的体积能量密度。

电池性能的另一个指标是充电和放电效率。为了评估这一指标，研究人员进行了充放电实验，并观察到C和CO2之间的转化是由于“Boudouard反应”，其特征是CO、CO2和C的混合物的氧化还原反应..在充电过程中，碳通过CO2的电化学还原和CO的波分解沉积在电极上..在放电过程中，C通过多波气化反应和电化学氧化分别被氧化成CO和CO2。研究人员发现，CASB用于发电的碳利用率取决于三种不同碳物种(C、CO2、CO)之间的平衡，这被称为“波-波平衡”。

CASB系统可以利用沉积在电极上的大部分碳来发电，它显示出高达84%的库仑效率。这表明大部分储存的能量可以在放电阶段获得。此外，在800℃和100mA·cm-2下，功率密度高达80 mW/cm2，充放电效率可保持在38%。这是首次证明多波平衡的CASB系统在反复发电(10次充放电循环)后没有退化，燃料电极没有退化。

研究人员表示，与储氢系统相比，CASB系统预计体积更小，效率更高。这为开发紧凑高效的碳储能系统奠定了基础，可再生能源的使用将有助于实现无化石燃料的未来。风能和太阳能发电的障碍之一是其不稳定性。作为一种很有前途的替代方案，储氢系统的使用有助于适应恶劣环境条件下功率输出的波动。这种系统通过水分解产生氢气来产生清洁的电力。然而，这些系统效率低下，通常需要扩大规模，这导致更复杂的热管理和更低的能量和功率密度。

(来源:techxplore)

据国外媒体报道，东京工业大学的研究人员提出了一种替代电能存储系统，该系统使用碳代替氢作为能源。新系统被称为碳/空气二次电池(CASB)，由固体氧化物燃料和电解池(SOFC/ECs)组成。电解二氧化碳(CO2)产生的碳被空气氧化产生能量。通过向SOFC/ECs供应压缩的液化CO2来构建能量存储系统。

研究人员说，CASB类似于电池，用可再生能源产生的能量充电，并将二氧化碳减少到二氧化碳..在随后的放电阶段，C被氧化产生能量。因为碳储存在SOFC/ECs的有限空间中，所以CASB的能量密度受限于它所能容纳的碳量。尽管如此，研究人员发现CASB比储氢系统具有更高的体积能量密度。

电池性能的另一个指标是充电和放电效率。在或……为了评估这一指数，研究人员进行了充放电实验，并观察到C和CO2之间的转化是由于“Boudouard反应”，其特征在于CO、CO2和C的混合物的氧化还原反应..在充电过程中，碳通过CO2的电化学还原和CO的波分解沉积在电极上..在放电过程中，C通过多波气化反应和电化学氧化分别被氧化成CO和CO2。研究人员发现，CASB用于发电的碳利用率取决于三种不同碳物种(C、CO2、CO)之间的平衡，这被称为“波-波平衡”。

CASB系统可以利用沉积在电极上的大部分碳来发电，它显示出高达84%的库仑效率。这表明大部分储存的能量可以在放电阶段获得。此外，在800℃和100mA·cm-2下，功率密度高达80 mW/cm2，充放电效率可保持在38%。这是首次证明多波平衡的CASB系统在反复发电(10次充放电循环)后没有退化，燃料电极没有退化。

研究人员表示，与储氢系统相比，CASB系统预计体积更小，效率更高。这为开发紧凑高效的碳储能系统奠定了基础，可再生能源的使用将有助于实现无化石燃料的未来。

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