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与锂离子电池相比,铁-空气电池具有“可逆生锈”循环,能量密度更高,成本更低等优点。
一家美国公司正在设计一种大型电池,该公司表示,与锂电储能系统相比,这种电池可以帮助美国电力部门实现更廉价的脱碳,而且是用国内材料。
这个被称为“铁-空气电池”的概念给美国专家留下了深刻印象。与目前的锂离子电池需要昂贵的材料(主要来自其他国家,如锂、钴、镍和石墨)不同,拟议的电池使用广泛可用的金属铁来储存电力。
它的工作原理被科学家称为“可逆生锈”。铁的低成本和高可用性可以让铁-空气电池在太阳能和风力发电量低的时期储存数天的电力。Form Energy公司正在设计这样一种铁-空气电池,该公司位于马萨诸塞州,由一名前特斯拉股份有限公司高管共同经营。
阿贡国家实验室储能研究联合中心(the Joint Center for Energy Storage Research at Argonne National Laboratory)主任乔治·克雷伯特里(George Crabtree)表示,尽管铁-空气电池在20世纪70年代初首次被研究用于电动汽车等应用,但最近的研究表明,它可能是扩大国家未来公共事业绿色电力供应的“主要竞争者”。
用于汽车和公用事业规模储能的锂离子电池,放电时间约为4小时。容量更大的铁-空气电池可以储能并放电长达100小时,为公用事业提供4天的电力,以弥补美国电网中可能出现的可再生能源缺口。
物理学家克拉布特里(Crabtree)预测,铁-空气电池还将有助于美国工业运营的脱碳,并支持国防部更多依赖可再生能源的计划。
Crabtree指出,虽然美国研究人员在1970年帮助发明了锂离子电池,但它直到1991年才进入市场。日本索尼集团(Sony Group Corp.)是第一家销售这种电池的公司。此后,总部位于中国的公司占据了领先地位,并继续主导世界锂离子电池市场。
Form Energy诞生于2017年。它是由两家较小的美国储能公司合并而成的,其中一家由特斯拉的前高管马特奥-贾拉米洛(Mateo Jaramillo)领导。
两位联合创始人的共同愿景是,即通过创造一类新的低成本多日储能电池来重塑全球电力系统。他们开始测试几种不同的化学物质,以制造一种有竞争力的国产电池。
他们选择了铁-空气电池,该电池包括一块铁板、一种水基电解质和一种将受控气流送入电池的薄膜。放电时,电池吸入空气中的氧气,并将金属铁转化为铁锈。充电时,电流将铁锈转化为铁,电池则放出氧气。
自成立以来,该公司已从投资者那里筹集了8.32亿美元,其中包括比尔·盖茨的突破能源风险投资公司(Breakthrough Energy Ventures)和总部位于卢森堡的跨国钢铁公司安赛乐米塔尔(Arcelor Mittal SA)。
自2021年以来,Form Energy已签署合同,为两家公用事业公司建造电池储能设施。一家是南方公司(Southern Co.)最大的子公司乔治亚电力公司(Georgia Power Co.),另一家是明尼苏达州第二大电力公司Great River Energy,为电力合作社供电。
Form Energy正与安赛乐米塔尔(ArcelorMittal)合作开发铁材料,该钢铁公司将向Form Energy公司提供这些材料。这家电池公司拒绝透露它将在什么时候宣布建造其第一家工厂,或者它将在哪里。他的公司的执行团队包括首席科学官、在麻省理工学院任教的材料专家蒋明明(Yet-Ming Chiang),他拥有100多项美国专利。
据Form Energy公司称,最初的储能电池大约有相当于家用洗衣机和烘干机的组合那么大,对于汽车来说太大太重,但它可以取代锂离子电池用于公用事业规模的储能,因为它的成本只有十分之一,而且容量也会大得多。
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