鉅大LARGE | 點擊量:558次 | 2022年09月26日
燃料動力電池系統打破效率記錄,達到60%以上
Jülich-ForschungszentrumJülich的研究人員已經投入使用高效燃料電池系統,使氫氣運行的電效率達到60%以上。世界上任何其他研究團隊都沒有報告如此高的效率。該工廠還有另一個特點:新開發的可逆高溫燃料電池不僅可以發電,還可以通過電解用于生產氫氣。
可逆燃料電池,或英文中的“可逆固體氧化物電池”,或簡稱RSOC,實際上是將兩個裝置結合在一起。因此,這種電池類型特別適合于建造能夠以氫的形式儲存電力的工廠,而這些工廠可以在稍后的某一天再回流。這種存儲技術可以在能量轉換過程中發揮重要作用。它需要補償可再生能源的波動,并抵消供求之間的差異。此外,在島嶼和山脈上使用遠程站,以確保自給自足的能源供應。
可逆性的特殊性能僅通過高溫燃料電池(簡稱SOFC)展現,其工作溫度約為800攝氏度。由于高溫,與低溫燃料電池相比,不太貴重且價格低廉的材料可用于這種類型的燃料電池。同時,高溫燃料電池非常有效地工作。與低溫系統不同,低溫系統的氫效率限制在50%左右,高溫燃料電池也可以實現更高的效率。
ForschungszdeumJülich的研究人員現在已經成功地進一步提高了他們的效率,并首次獲得了超過60%的價值。對于他們的系統,研究人員在測試操作中確定了62%的電效率。Jülich能源和氣候研究所(IEK-3)的LudgerBlum教授解釋說:“這是通過改進的堆棧設計和一項優化的高度集成的系統技術實現的,該技術以電化學的方式將97%以上供應的氫轉化為電能。”
這些改進之一在于轉換器單元(“堆棧”)的尺寸標注。LudgerBlum解釋說:“我們的功率達到了5千瓦,這可能相當于兩戶家庭的耗電量。到目前為止,你總是需要把幾個千瓦的單位組合起來,才能達到類似的性能。”研究人員希望這也能降低制造成本,因為建造高性能設備所需的單位較少。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在電解模式下,當系統產生氫時,Jülich系統甚至可以更高的輸出驅動。當電流消耗14.9千瓦時,每小時產生4.75立方米(Nm3/h)的氫,相當于系統效率的70%。其結果是,試點工廠已經比堿性和聚合物電解質電解槽更有效地運行,后者占60%至65%,現在已成為標準設備。
“電解在一開始就運作良好,但在這里我們仍然看到了改進的潛力,”LudgerBlum說。其他開發商的高溫系統,專門針對電解進行了優化,目前效率已超過80%。然而,在燃料電池模式下,它們的效率不如新的Jülich系統。
Jülich研究人員已經考慮進一步優化,希望進一步提高所謂的“往返”效率。該圖描述了在回收中保留的效率,即在產生氫和再轉化之后。科學家們希望將價值從目前的43%提高到50%以上。
對于氫氣儲存而言,即使技術在這方面無法跟上電池存儲,這個值也會非常聳人聽聞,有時甚至達到90%以上。對于燃料電池系統提供其他好處,由于能量轉換器,燃料電池和能量載體氫彼此清楚地分開,所以可以一次又一次地供應或導出氫。