中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:由于在內(nèi)河航道航行的距離相對(duì)較短,因此船舶采用電池推進(jìn)技術(shù)更具吸引力。雖然采用的電池通常是鋰離子電池和鉛酸蓄電池,但熔融鹽儲(chǔ)能的電池可能是更好的選擇,因?yàn)檫@種電池可以在高溫的環(huán)境下運(yùn)行,并提供更長(zhǎng)的使用壽命。
熔融鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)
雖然電化學(xué)電池是現(xiàn)代交通可充電儲(chǔ)能技術(shù)的基礎(chǔ),但熱儲(chǔ)能曾是交通儲(chǔ)能技術(shù)的基礎(chǔ)。在蒸汽鐵路時(shí)代,蒸汽機(jī)車(chē)甚至一些船舶依靠蒸汽的熱能運(yùn)行。在250psia(磅/平方英寸)至1000psia的高壓下,水的溫度遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的正常沸點(diǎn),溫度超過(guò)200℃。當(dāng)節(jié)流閥打開(kāi)時(shí),系統(tǒng)內(nèi)的壓力下降,導(dǎo)致一些熱水閃蒸成蒸汽,釋放出能量。
早期建造的一些短程潛艇是由蒸汽驅(qū)動(dòng)的,蒸汽在汽缸中膨脹,驅(qū)動(dòng)螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)。而在鐵路運(yùn)輸中,蒸汽可以驅(qū)動(dòng)火車(chē)運(yùn)輸貨物。閃蒸蒸汽推進(jìn)技術(shù)非??煽?,并且運(yùn)行成本非常低。早在1924年,丹麥就致力開(kāi)發(fā)熔融鹽儲(chǔ)能技術(shù),其中采用在300℃下儲(chǔ)存熱量的氫氧化鈉,并且用于產(chǎn)生蒸汽。而在現(xiàn)代,太陽(yáng)能熱能發(fā)電場(chǎng)采用熔融鹽熱儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)生電力。
現(xiàn)代高溫儲(chǔ)能技術(shù)
而如今有兩種截然不同的高溫儲(chǔ)能方法:一種是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的太陽(yáng)能熱能發(fā)電廠正在使用的熱熔融熱儲(chǔ)能技術(shù)。在白天,將一部分太陽(yáng)能的熱能導(dǎo)入高溫、熱熔融熱儲(chǔ)能器中。低成本的熱儲(chǔ)能材料為天然的硝酸鈉和硝酸鉀的混合物。高性能熔融混合物包括氟化鈉和氫氧化鈉,或可以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的氟化鋰和氫氧化鋰。
另一種高溫儲(chǔ)能技術(shù)是采用隔板分離器的熔融硫酸鈉電池,以實(shí)現(xiàn)熔融硫和熔融鈉之間的受控電化學(xué)相互作用。熔融硫酸鈉技術(shù)已應(yīng)用于固定的電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用。然而,硫酸鈉電池具有易燃的缺點(diǎn)。隔板技術(shù)的性能對(duì)電網(wǎng)規(guī)模熔融金屬電池的性能和壽命至關(guān)重要。麻省理工學(xué)院的研究人員在Donald Sadoway教授的指導(dǎo)下,在開(kāi)發(fā)長(zhǎng)壽命熔融金屬電池應(yīng)用的耐用分離器技術(shù)方面取得了重大突破。
電池的壽命和成本
電化學(xué)電池技術(shù)初始和更換成本較高,并且使用壽命有限。相比之下,熱儲(chǔ)能技術(shù)可大大延長(zhǎng)使用壽命,降低長(zhǎng)期成本。原有的閃蒸蒸汽儲(chǔ)能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)萬(wàn)次重復(fù)深循環(huán)充放電,成本低,使用壽命大大延長(zhǎng)。同樣,熱熔熱儲(chǔ)能也提供了幾十年內(nèi)的使用壽命,幾乎無(wú)限的深循環(huán)再充電和放電循環(huán),以及長(zhǎng)期較低的成本。
固定式與移動(dòng)儲(chǔ)能應(yīng)用
閃蒸蒸汽和熱熔融熱儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)用于固定和移動(dòng)的儲(chǔ)能應(yīng)用。閃蒸蒸汽儲(chǔ)能技術(shù)在鐵路運(yùn)輸服務(wù)中以低成本提供可靠的性能,并在短途海上應(yīng)用中提供替代應(yīng)用,例如拖船服務(wù)?,F(xiàn)代高性能熱熔儲(chǔ)能技術(shù)涉及采用氫氧化鈉和氟化鈉的混合物。氫氧化鋰和氟化鋰的混合物在427℃下儲(chǔ)存超過(guò)1100kJ/kg的熱能。雖然鈉混合物可以提供汽化熱,將液態(tài)水轉(zhuǎn)化為飽和蒸汽,但鋰混合物可以使蒸汽過(guò)熱,以便在發(fā)動(dòng)機(jī)中有效膨脹。
雖然熔融金屬電化學(xué)電池已經(jīng)開(kāi)發(fā)用于固定式電網(wǎng)儲(chǔ)能應(yīng)用,但是可以將該技術(shù)用作內(nèi)陸水道推進(jìn)船舶航行的儲(chǔ)能技術(shù)。
在船舶的應(yīng)用中,可以滿足其每1,000立方英尺容量為1MWh熔融鹽電池的重量、體積、絕緣、能量密度的要求。
美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)在分離器技術(shù)方面取得的進(jìn)展,將極大地延長(zhǎng)其使用壽命,并降低熔融鹽電化學(xué)電池的長(zhǎng)期成本,使該儲(chǔ)能技術(shù)與鋰電池技術(shù)相比更具競(jìng)爭(zhēng)力。