新便宜的太阳能电池是用小便成分制成的
蝴蝶在太阳能电池板。 照片来源: Takver (cc 2.0)

通常存在于肥料和哺乳动物尿液中的尿素制成的电池可以提供低成本的方式来储存通过太阳能或其他形式的可再生能源在非工作时间消耗的能量。

电池不易燃烧,并含有丰富的铝和石墨制成的电极。 其电解质的主要成分尿素已经在工业生产中用于肥料吨。

“基本上,你所拥有的是一种用地球上最便宜,最丰富的材料制成的电池。 它实际上具有良好的性能,“斯坦福大学化学教授戴宏杰说。 “谁会想到你可以拿石墨,铝,尿素,实际上制造的电池可以循环很长时间?”

在2015中,戴的实验室是第一个制造可充电铝电池的。 该系统在不到一分钟的时间内充电,并持续数千次的充放电循环。 该实验室与台湾工业技术研究院(ITRI)合作,为这款老版本的摩托车提供动力,这个版本有一个主要的缺点:它涉及到昂贵的电解液。

最新版本包括尿素电解质,比100型号便宜约2015倍,效率更高,充电时间为45分钟。 这是尿素第一次被用于电池。

戴说,两个电池之间的成本差异“就像白天和黑夜一样。” 调查结果出现在 诉讼中的国家科学院院士.


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与化石燃料产生的能量不同,太阳能只有在太阳照耀下才能被利用。 在白天,太阳能电池板将能量泵入电网。 如果这种能量不是立即消耗的,就会像热量一样消失。

随着对可再生能源技术需求的增长,需要廉价,高效的电池来储存夜间释放的能量。 今天的电池,如锂离子电池或铅酸电池,成本高,寿命有限。

博士生Michael Angell说,新电池可以为电网的存储问题提供解决方案。 “这很便宜。 这是有效的。 网格存储是主要目标。“

安格尔说,电池存储也是最现实的目标,因为电池成本低,效率高,循环寿命长。 称为库仑效率(Coulombic efficiency)的一种效率是测量在充电期间每单位电荷所消耗的电量多少。 该电池的库仑效率高达-99.7%。

虽然也是有效的,但小型电子设备和其他设备中常见的锂离子电池可能是易燃的。 相比之下,尿素电池是易燃的,因此风险较小。

Dai说:“如果我家的备用电池是由尿素制成的,几乎没有引起火灾的可能,我会感到安全的。

为了满足电网储存的需求,一个商用电池需要持续至少十年。 通过调查电池内部的化学过程,安吉尔希望延长其寿命。

前景是乐观的。 在实验室中,这些尿素型铝离子电池可以以1,500分钟充电时间进行约45充电循环。

Dai说:“有了这种电池,梦想就是把太阳能存储在每个建筑物和每个家庭中。 “也许这会改变日常生活。 我们不知道。“

电池的专利已经授权给由Dai创立的AB Systems。 商业版本目前正在开发中。

文章来源

成龙Flynn for 斯坦福大学

美国能源部,全球网络人才3.0计划,台湾教育部和泰山学者项目资助了这项工作。

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