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小组首席研究员Thomas博士说表示,制造可再生燃料电池一直以来都是我们的目标,这是一种兼具燃料电池和电解质功能的单一设备。但在先前,这些设备的整体效率很低,因此这个新项目采取了另一种方法,通过改变电芯中的一种化学反应,绕过效率瓶颈。
研究小组将开发一种可逆性的燃料电池,将氢和氧转化为液态过氧化氢而不是水。首先,电被用来驱动可逆性燃料电池,它将过氧化氢转化为氢和氧然后将其储存起来,如此进行循环。使用过氧化氢代替水的好处是在充放电系统中有更高的效率。
锌溴液流电池
Primus Power公司在生产溴化锌流动电池,并从加州能源委员会获得了400万美元的拨款,用于增加25 kW、5h的EnergyPod 2系统的电能。
根据ARPA-E授权,Primus Power公司将与哥伦比亚电化学能源中心合作,通过利用锌和溴在电池中的行为方式,不需使用分离器来分离带电的反应物。新的配置预计将允许所有的电解液储存在一个单一的槽中,而非多个电池,从而减少了系统成本。
热伏发电
安托拉能源公司(AntoraEnergy)将使用电力来驱动电阻式加热器,将碳块加热到2000°C以上。碳块将被暴露在热伏板上用于发电。Antora开发一种“热伏发电热机”,通过新型材料以及智能系统设计将面板的效率提高一倍。
镁锰氧化物发电
位于密歇根州立大学(Michigan State University)的研究小组将开发出一套模块系统,将镁锰氧化物(Mg-Mn-O)颗粒加热到足以释放氧气的温度。为了发电,该系统将空气通过粒子(现在是Mg-Mn)引发化学反应,释放热量来驱动燃气涡轮发电机。
热储能发电
在这里,有三个项目的目标是提高以热的形式储存电能的效率,然后利用这些热能来驱动涡轮发电机组。
美国国家可再生能源实验室(National Renewable EnergyLaboratory)和科罗拉多矿业学校合作,将开发一种利用电力驱动高性能热交换器的系统,该热交换器将把价格低廉的固体颗粒加热到1100 ℃以上。这些颗粒被储存在保温筒仓中,最长可达几天。当需要电力时,热颗粒将通过流化床热交换器,加热工作流体,从而驱动附着在发电机上的布雷顿能量联合循环涡轮机。
布雷顿能源公司将开发具有成本竞争力的热储能系统与创新型的涡轮机。其中每个涡轮机械阶段都被设计成既充当压缩机又充当涡轮,在充放电周期之间交替使用。通过简化系统,该方法有望提高效率并降低资本成本。
为了发电,将使用电力加热如沙子或混凝土等低成本的材料,然后用产生的热能加热液态二氧化碳,先将其加热到超临界压力,被加热的超临界二氧化碳将通过涡轮膨胀来发电。
加压地下水发电
Quidnet能源公司正在开发一种将水泵入地下承压岩石,产生高压的方法。通过ARPA-E的资助,Quidnet可以展示利用地下的高压水发电的能力,找到合适的方法使美国的多个地区都可以进行此操作。
在上述10个项目中,有5个项目将在2021年完成,另外5个将在2022年完成。每个团队必须估算一个完整的系统成本,并参照ARPA-E的0.05美元/千瓦时的长期储能目标。
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