提前发明了120年的电池


提前发明了120年的电池



据国外媒体报道, 在19与20世纪之交时, 托马斯·爱迪生发明了一款可以产生氢气的电池 。 而在120年后的今天, 这款电池终于获得了人们的认可 。
在美国新泽西州西奥兰治的一条碎石路上, 一辆电动汽车从行人身边飞驰而过 。 车子宽敞的内部空间显然令一些人惊诧不已 。 它的速度是当时传统车型的两倍, 卷起的尘土高高扬起, 使街上拉车的马匹忍不住皱了皱鼻子 。
以上场景发生在20世纪初, 而这辆车的主人便是托马斯·爱迪生 。 虽然电动汽车在当时已不是什么新鲜事物, 但大多数都依赖沉重、笨拙的铅酸电池 。 爱迪生则在自己的车上装了一款新型电池, 并且希望这种电池不久便能为美国各地的车辆供电 。 这款新电池属于镍铁电池, 最早由瑞典发明家恩内斯特·瓦尔德马尔·扬格纳于1899年申请专利, 后经爱迪生改进并用在了汽车上 。
爱迪生称, 这款镍铁电池极其耐用, 并且充电速度是铅酸电池的两倍 。 他甚至与福特汽车达成了协议, 准备生产这款据他所称效率更高的电动汽车 。
但镍铁电池的确存在一些问题 。 它的体积比当时使用得更广泛的铅酸电池要大, 价格也更昂贵 。 并且它在充电时会放出氢气, 这样既麻烦又危险 。
不幸的是, 等到爱迪生改进了自己的原型设计时, 电动汽车已经逐渐被续航更久的化石燃料汽车取代 。 爱迪生与福特汽车的协议也就此搁浅 。 不过他的电池后来在其它方面得到了应用, 比如铁路信号灯 。 在这些地方, 这款电池的庞大体积就不是个问题了 。
但等到一个多世纪之后, 工程师们便会发现, 镍铁电池身上其实隐藏着巨大潜力 。 如今, 人们正对它展开研究, 希望它能解决风能和太阳能等可再生能源供应不稳、断断续续的问题 。 此外, 它的副产物氢气一度令人头疼, 如今看来却可能是这款电池最大的用处之一 。
大约2015年前后, 荷兰代尔夫特理工大学的一支研究团队基于镍铁电池产生的氢气、偶然为该电池找到了一种用武之地 。 在电池充电过程中, 电流从电池中通过时会经历一种化学反应, 生成氢气和氧气 。 该团队认为, 该反应与用水生成氢气的反应、即电解水反应类似 。
“在我看来, 其中的化学原理是相同的 。 ”该团队带头人弗科·穆尔德指出 。 水的分解反应是产生氢气燃料的一种途径, 并且只要驱动该反应的能量也由可再生能源产生, 氢气就是一种百分之百的清洁能源 。
穆尔德和他的团队还吃惊地发现, 镍铁电池的电极开始分解水后, 电极储存的能量竟然变得比开始生成氢气前还要高 。 换句话说, 当镍铁电池同时被用作电解装置时, 它就变成了一台性能更加优秀的电池 。 他们还惊讶地发现, 该电池的电极可以很好地承受电解反应, 而在传统电池中, 电解反应往往会令电池遭受严重耗损 。 “另外, 我们对该电池在上述过程中的能量效率也十分满意, 可以达到80%-90% 。 ”穆尔德指出 。
穆尔德将他们的作品称作“电池电解器”(battolyser), 希望此次发现能有助于解决可再生能源的两大主要挑战:储能能力, 以及当电池充满时制造清洁能源的能力 。
“我们经常听到各种各样关于电池和氢气的讨论, ”穆尔德指出, “这两个方向之间一直存在某种竞争关系, 但我们其实二者都需要 。 ”
可再生价值
风能和太阳能等可再生能源最大的挑战之一在于, 它们提供的能量总是难以预测、断断续续 。 例如, 太阳能在白天和夏季提供的能量容易过剩, 在夜间和冬季则又常常不足 。

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