用于储能的熔盐可能还有另一个机会

太平洋西北国家实验室 (PNNL) 的一个团队开发了一种改进的熔盐储能方案。该团队声称，其“冻融电池”是朝着制造适合季节性储存的电池迈出的一步。

任何参与从能源获取到最终使用的路径的工程师都知道，这条路径包含三个广泛的方面：能源捕获/收集、存储和传输到负载。无论规模如何，无论是小型物联网设备的低功率间歇性负载还是大型电网规模安排，情况都是如此。根据应用的具体情况及其大小，能量路径将以不同的比例包含这三个元素，每个元素都有其独特的问题。

当然，混合中的存储部分极具挑战性，尤其是在太阳能和风能等可再生能源的背景下，其中的来源是间歇性的，而用户的需求却不是。除了成本和可靠性之外，可行存储方案的一个重要属性是它具有按体积和重量计算的相当高的能量存储密度。但这也带来了风险。

正在通过许多途径寻求更好的能量存储方法：电化学(电池)、重力(水和重物)和动态机械(飞轮)方法。

由能源部电力办公室储能主任 Imre Gyuk 资助的 PNNL 团队的研究已经改进了用于储能的熔盐方案。然而，这并不是第一次为此目的使用熔融板条，因为这种想法和各种实施方式都已为人所知数十年。

作者认为，这里的不同之处在于，他们的“冻融电池”是朝着可以轻松用于季节性存储的电池迈出的一步：在一个季节(例如春季)节省能源，并在另一个季节(例如秋季)使用它。电池首先通过将其加热到 180⁰C 来充电，这允许离子流过液体电解质以产生储存的化学能。

然后，将电池冷却到室温，这具有“锁定”电池能量的效果。电解质变成固体，穿梭能量的离子几乎保持静止。该材料在较高温度下为液体，但在室温下为固体。当必须获取能量时，电池会被重新加热——大概是通过自然季节性变暖——然后存储的能量就可以使用了。

他们的项目出于比较目的研究了电池中镍阴极的三种有点相关的活化方法——这是一个有趣的观点。他们根据冰球大小的演示单元提供了一些顶级数字，如图 2 所示。这些存储块被动地存储能量而不会造成太大损失，因为在环境温度下缺乏流动性会消除自放电路径。

研究人员声称，经过 1 到 8 周的时间后，容量恢复率超过 90%，并补充说：“这些电池可以有效地保留能量，并具有与现代室温锂离子电池相当或更高的性能，后者在每月 2%–5%。”

这种设计的一个重要好处是电池组件和电解质使用广泛可用的材料而不是稀土。阳极和阴极是铝和镍的实心板，而隔板是玻璃纤维，而不是更昂贵的陶瓷结构，在冻融循环期间容易破裂。最后，材料(尤其是电解质)不会造成传统电池的各种风险。

通读他们的论文(我承认大部分化学知识超出了我的能力范围)，我并没有清楚地了解传统电池的能量存储数字，例如体积和重量的能量密度、开路电池电压、电流额定值和功率(能量流率)。这可能是由于我缺乏理解，或者可能是其他原因。

您对这种储能方案的可行性有何看法?季节性冻结/解冻的想法是否可行，或者仅在非常有限的情况下才可行——如果有的话?您是否认为它可以扩大规模和容量——这通常是任何储能概念中的最大挑战——即使它已在非常小规模的测试中被证明是可行的?