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妨碍之一在于其不稳定性。作为有远景的代替计划之一，运用储氢体系，有助于在不良环境条件下，习惯功率输出动摇。该类体系经过水分化制氢，以产生清洁电力。但是，这些体系的功率较低，一般需要扩大规划，从而导致热办理较为复杂，并降低能量和功率密度。

??(图片来历：techxplore)

据外媒报导，东京工业大学(TokyoTech)的研究人员提出一种代替性电能贮存体系，以碳为能源，而不是氢气。新体系名为碳/空气二次电池(CASB)，由固体氧化物燃料和电解电芯(SOFC/ECs)构成，利用电解二氧化碳(CO2)产生的碳，与空气氧化产生能量。经过向SOFC/ECs供给紧缩液化CO2，以构建能量贮存体系。

研究人员表示，CASB类似于电池，利用可再生能源产生的能量充电，将CO2复原为C。在随后的放电阶段，C被氧化以产生能量。因为碳被贮存在SOFCs/ECs的有限空间中，CASB的能量密度受限于其可容纳的碳数量。尽管如此，研究人员发现，与氢贮存体系相比，CASB具有更高的体积能量密度。

电池性能的另一个指标是充放电功率。为了评价这一指标，研究人员进行充放电试验，并观察到C和CO2之间的转换是因为“波多反响”(Boudouardreactions)，其特征是CO、CO2和C的混合物产生氧化复原反响。在充电期间，经过电化学复原CO2，以及波多分化复原CO，将C沉积在电极上。在放电期间，经过波多气化反响和电化学氧化，C被别离氧化成CO和CO2。研究人员发现，CASB用于发电的C利用率，取决于3种不同碳物种(C、CO2、CO)之间的平衡，也就是所谓的“波多平衡”。

CASB体系能够利用沉积在电极上的大部分碳发电，并表现出高达84%的库伦功率。这标明，标明大部分贮存的能量可在放电阶段取得。此外，在800℃和100mAcm-2下，功率密度高达80mW/cm2，可坚持38%的充放电功率。这首次证明具有波多平衡的CASB体系，经过重复发电(10次充放电循环)没有退化，燃料电极没有产生降解。

研究人员表示，与储氢体系相比，预计CASB体系的尺寸更小，体系功率更高。这为开发紧凑高效的碳储能体系奠定了根底，再加上运用可再生能源，有助于实现无化石燃料未来。