Canadian Academy of Engineering, Leo International Chief Scientist Zhang Jiujun: nøglen til udviklingen af solenergi lagring
Dec 08, 2017
Den 8. december 2017 aflagde Zhang Jiujun, akademiker fra Det Canadiske Akademi for Ingeniørarbejde og Leoch International Chief Scientist en tale med titlen "Solenergilagring og dens beslægtede elektrokemiske energiteknologi" på Solar plus International Forum Shenzhen og det 12. årlige møde i Ny energiteknologi Tema deling. Følgende er rekord for mødet:
I 2016 nåede investeringerne i solenergi 442 mia
På nuværende tidspunkt har udviklingen af ny energi to store drivkræfter. For det første skal menneskelig udvikling og bæredygtighed have energi og skal være ny energi og ren energi. For det andet skal mennesker have et rent miljø for bæredygtig udvikling. Solar uudtømmelig, som en ny energi med naturlige og uovertrufne fordele.
Hvorfor udvikle ny energi? Faktisk er der to drivkræfter bag denne første drivkraft er menneskehedens udvikling, og bæredygtighed skal have energi og er også ny energi, ren energi. For det andet for at menneskeheden skal opnå en bæredygtig udvikling, skal der være et rent miljø. I dag er luftforurening i mange byer så alvorlig, at det ikke virker. Vores vandkvalitet er også alvorligt forurenet. Dette er uholdbart. Derfor er der to store drivkræfter, der gør menneskeheden på jorden til at udvikle ny energi.
Hvad er energikilderne? Der er her to hovedkategorier af energi. Den første er vedvarende energi, som enten er ren eller bæredygtig, herunder hydro, sol, biomasse, vind, geotermisk og så videre. Den anden kategori er Fossil Energy, som er ikke-vedvarende energi, med lidt mindre, herunder naturgas, olie, atomenergi.
Hvis vi udvikler nye energikilder, er den første solenergien, vi ser på solenergi, hvilken slags situation, der er opført i forskellige regioner i verden, forskellige regioner fra 2011 til 2040 solkraftproduktion prognose. Vi kan se, at solfangskraften på jorden i 2040 udsender 1 billioner kilowatt el pr. År, hvilket svarer til 10-12 gange effekten af Three Gorges vandkraftværket.
På nuværende tidspunkt skal den samlede energieffektivitet i solenergi stadig forbedres. Den nuværende solpanel, vi bruger, er omkring 18% -23% konverteringseffektivitet, selvfølgelig kan nogle laboratorier gøre mere.
I 2016 er den globale investering i F & U af vedvarende energiteknologier meget stor, herunder solenergi, vindenergi og bioenergi. Inden for solenergi investeringer nåede 442 milliarder yuan, hvilket er et meget stort antal. Kinas sol udgør for tiden 40% af verdens solenergi.
Lad os se på den nuværende nye energikilde-konto for den samlede mængde energi, vi bruger. Her kan jeg se, at 26% af den nuværende brændende energi er naturgas, 36% er olie og 8% er atomkraft energi, hvoraf solenergi tegner sig for 20%, og bæredygtig energi udgør kun 9%. Er en lille del. På nuværende tidspunkt tegner vores solenergi sig for kun 2% af den samlede energi, så det er en meget lille del.
Vi ved, at solenergi er en bæredygtig energikilde. Hvorfor er udviklingen så langsom? Vi kan se, at der er nogle få store udfordringer her. Den første er, at solenergi eller vindenergi er ustabil. For eksempel kan det generere elektricitet, når der er sol. Når solen er lav, er lysintensiteten ikke den samme. Den elektricitet, den sender, er ikke meget glat. I modsætning til den traditionelle energigeneration er den producerede elektricitet den samme. Solkraftproduktionen ændrer sig med tiden og er som en støj Ligeledes, hvis du ikke glider det, er det spild af elektricitet. Dette er meningen, at det er ustabilt og ikke pålideligt nok. Den anden udfordring er fordelingen af elektricitet, transport er også meget vanskelig. Den tredje udfordring på grund af de to tidligere spørgsmål er, at når elen går til nettet, hvis den ikke er glat, vil han ikke lade dig gå ind. Den fjerde udfordring, solenergi investering er stor, afkastet af investeringen er relativt lav, afkastet af investeringen i lang tid.
For at overvinde disse fire punkter skal vi udvikle en energilagteknologi, der gør solenergi og vindgenereret energi til en energikilde og opbevarer den i brug. Den eneste måde at få en glat elektrisk energi til at tabe inde. Derfor skal energilagring udvikles. Energilagring er i øjeblikket påkrævet inden for solenergi eller vindkraft.
Hvilken energilagemetode der skal vælges?
Hvad er den nuværende energilagteknologi? Opført her flere, den første er elektrokemisk energilagring, lithium-ion batteri i telefonen er denne måde at lagre energi på. Blybatterier, lithiumbatterier, der kaldes elektrokemisk teknologi, solenergi i batteriet holder op, når du skal frigive strømmen, er denne udgivelse meget glat. Den anden er flyhjulene, det er ikke meget at sige, og den tredje er trykluft, lufttrykket til et dybt underjordisk sted, når det bruges til at frigive det, ved hjælp af mekanisk energi er denne effektivitet selvfølgelig meget lav. Den fjerde er, når vandkraftværket ikke har brug for elektricitet, men også at dræne, vandet gennem elens hår trækkes ind i et underreservoir inde, og så når elproduktionen. På denne måde er elektrokemisk energilagring den mest pålidelige måde og er den mest effektive måde.
Vi kigger på den elektrokemiske opbevaring af hvilke måder jeg nævner omkring 10 arter, i virkeligheden ikke begrænset til disse 10 arter, herunder lithiumbatterier, blybatterier, brændselsceller, elektrolyseret vand osv., Disse er den elektrokemiske opbevaring Kan batteriet . Inde i det store net, det fremtidige smarte net, batteriet bliver en kerneenhed. Nu i udviklingen af mikro-net, som er vigtigere elektrokemiske elementer.
Dette er en bog, jeg har lavet sammen med mine postdocs, lærere, venner og kolleger i løbet af de sidste 10 år. Alle disse elektrokemiske energikilder er inkluderet i denne bog. Hver bog dækker en teknik, hvor alle føler. Hvis du er interesseret, kan du surfe på internettet og læse om 20 bøger.
Jeg vil i detaljer diskutere fordelene ved en række batterier og dens problemer. Den første er i øjeblikket forkant med udviklingen, men er endnu ikke blevet kommercialiseret, er det flydende aluminiums batteri, som lagrer energi inde i elektrolytten, det kan vilkårligt udvide sin elektrolyt, elektrokemisk aktivt materiale inde i elektrolytten, ikke inde i batteriet. Så det har sådanne fordele. Den nuværende udvikling er meget hurtig. På dette område er hovedforskningsretningen udvikling af nye materialer, herunder elektrolytmaterialer, elektrodematerialer, membranmaterialer, øget energitæthed og øget levetid, og derefter systemet optimeres, reducere Prisen på materialer, som er flydende aluminium batteri.
Den anden er aluminium ionbatteriet. På nuværende tidspunkt er mange aluminiumbatterier, der ikke kan bruges i biler, stadig mindst 70% eller 70% brugt til energilagring. Fordelene ved aluminiumionbatterier er, at energitætheden og funktionstætheden er høj, dens forventede levetid til energilagring er ganske god, men det har også problemer, hvis det bruges inden i bilen, er det ikke lang nok, den anden er dens sikkerhedsproblem, nu bruger vi et flydende aluminiumionbatteri, så her er brugen af flydende elektrolyt, når vi gør det, især når den høje strømafladning kan producere høj feber, hvis varmen ikke kan gå ud, den vil brænde eller eksplodere. Især skal vi nu udvikle et ternært system. Aktiviteten af det ternære system er meget højt. Hvis noget er for aktivt, vil dets stabilitet være dårlig. På nuværende tidspunkt er det den mest anvendte i nye energikøretøjer, der er selvfølgelig mange energilagring, der nu er i brug. Den vigtigste forskningsretning, nu har energitætheden af aluminiumionbatteriet nået en flaskehals, hvordan man kan øge dens energitæthed, hvordan man kan øge sit liv, men også behovet for yderligere udvikling af nye materialer samt optimering af elektroden lag, som er aluminium Ion batteri.
Her er noget af det arbejde, vi gjorde med aluminiumionbatterier, som syntetiserede nogle nanomaterialer som katodematerialet til aluminiumionbatterier.
Den tredje er blybatterier, batteriet er Leoch Internationals hovedvirksomhed nu, blybatterier synes at være den mest pålidelige, den mest kommercielt tilgængelige energilagring, stor skala, mellemstore, småskala er mere pålidelige, dette Der er flere fordele ved blybatterier, den første er billigere, vi udvikler nu et batteri, der ikke er blybatterier billigere, det andet er sikkerhed, det er mere sikkert end aluminium-ionbatterier, du har ikke hørt om det blybatterier i brand eller eksplosionen af aluminiumionbatteri til jorden efter efteråret, måske eksplodere, men hvordan blybatterierne falder vil ikke eksplodere, så det er sikkert. Den tredje er det samlede blybatteri materialer kan genbruges helt, batteriet tab, jeg kan sætte alle materialer tilbage inde for at genbruge, fordelen er, at andre batterier ikke kan.
Derfor er blybatterier den mest succesrige og pålidelige måde, der i øjeblikket er tilgængelig i energilagring, især i ny energilagring. Vi er i udviklingen af ny energilagring til udvikling af blybatterier, hvordan udviklingen af blybatterier? Der er flere aspekter, dens energitæthed er ikke høj nok, så den første er at elektrode komponenter, den aktive ingrediens Optimize, tilføje noget kulstof osv. Den anden er at gøre det let, reducere mængden af bly, bly i en kulstofnetværk. Den tredje er at fjerne en elektrode, der er sådan tre blybatteri forskning. Blybatterier, hvis det kan nå op på 80 energitæthed, kan vi udskifte mange batterier.
Den anden er en super kondensator, som også er en energilagringsmetode, vi har hørt om super kondensator. Den største fordel er, at opladning og udladningstid er særlig hurtig, du kan afslutte om få sekunder, det er strømtætheden meget høj, men Energitætheden er meget lav, så superkapacitoren skal også udvikles. Den ene er at bruge den til fattigt liv. Den anden er dens høje industrielle tæthed, som kan bruges til at øge dens energitæthed.
En anden retning er elektrolysen af vand, den elektricitet, der udledes af solenergi, vandet i nedbrydning af hydrogen, hydrogen selv er en bærer af energi, vi bruger brintgas gennem brændselscellen til elektricitet, så en energilagring sigter mod. På nuværende tidspunkt er dens energieffektivitet forholdsvis lav, og teknologien er stadig relativt moden. Derfor er dette også et hot spot for energilagring.
Lad mig også tale om kuldioxid og elektrokemisk reduktion, og nu har vi en masse kuldioxidrække, kan kuldioxiden via elektrokemiske metoder, gennem elektricitet, til nyttige små molekyler, myresyre, methanol osv. at opnå en Effekten af energilagring og opnå et andet formål med at reducere kuldioxidemissioner. På nuværende tidspunkt gør Canada også meget arbejde på dette område. Udfordringen er nu, at katalysatorer har en kort forventet levetid. På nuværende tidspunkt er dette også fokus for vores forskning og den forskning, der i øjeblikket understøttes af Kinas ministerium for videnskab og teknologi. Dette er en måde at have langsigtede strategiske udsigter på.
Energilagermarked i sidste ende hvor meget?
Hvad er den nuværende markedsstørrelse af energilagring? Vi har nævnt her et par, det ene er det flydende aluminium batteri, så aluminium ionbatteriet, der er blybatterier og super kondensatorer, vi kan se, at den samlede markedssituation, flydende aluminium batterier sandsynligvis vil nå 38 milliarder dollars, aluminium ion batteri kan nå 26 milliarder amerikanske dollars marked, blybatteri marked er stadig den største, op til næsten 40 milliarder amerikanske dollars på markedet, super kondensator er relativt mindre, men ligner det flydende aluminium batteri.
Derfor bruger vi solenergi opbevaring marked er et stort potentiale, så vi ikke kun at udvikle solenergi, men også udviklingen af energilagring, bør energilagring udvikles.
