一块铝空气电池里蓄积的绿色能源新动能——云南创能斐源金属燃料电池有限公司专访

发布时间:2020-06-13 阅读:519

“加水就能通电?”“空气也能转变为电?”“用“铝+水+空气”发电,看似不可思议,但是这项“黑科技”已然成为现实。在云南创能斐源金属燃料电池有限公司(以下简称“创能斐源”)的展示厅里,意想不到的事情发生了——把电解液倒入一个装有铝板的盒子后,接在盒子中的LED灯亮了!这就是创能斐源研制的铝空气电源电池。这项上世纪70年代就开始研发的技术时至今日才真正转化为产业,而创能斐源率先开启了这条产业化之路。

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铝空气电池就是以高纯度铝(含铝99.99%)为负极、氧为正极,以氢氧化钾或氢氧化钠水溶液为电解质的能源电池。二十世纪70年代,对铝空气电池的研究开始在电视广播、航海航标灯、矿井照明等领域展开,90年代迎来研发高潮,在便携式电源、备用电源、电动车电源以及水下推进装置应用方面都获得了飞速的发展。虽然铝空气能源电池已经在技术上取得了很大的进步,但是一直未能实现商业化、产业化发展。铝空气电池迟迟不能产业化的主要原因是制造成本和应用成本高,性价比不高,创能斐源通过与代表世界顶尖水平的以色列斐源公司在关键材料研发、结构改进、电解液回收技术等方面实现优势互补,最终优化降低成本,提高性价比和用户体验,使之被终端客户所接受从而实现规模产业化。

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创能斐源的技术团队率先实现了铝空气电源电池的产业化,为这一绿色能源的利用探索出了新的方向。自今年4月开工以来,创能斐源克服疫情所带来的诸多不利影响,使20MW铝空气电池生产线在5月下旬建成投产,并形成每年6000台套3000瓦及以上产品,以及20万套以上民用小产品的生产能力。铝空气电池科技成果的成功转化,正契合云南省全力打造的“绿色能源牌”,可为建设美丽云南助力添彩。


绿色底蕴厚植发展优势


生态环境是人类生存和发展的根基,人与自然是生命共同体的生态伦理观应成为经济建设的基本价值原则。铝空气电池的产业化以科技创新助力经济绿色发展。据统计,传统的铅酸电池理论上只有200次左右的循环寿命,使用寿命2年,当容量下降到一定程度后则需要更换新的电池。由于构成铅酸电池的主要原材料是铅和强酸,两类物质都在环保的重点监控范围内,随着环保标准的提高,铅酸电池的产生和回收成本也在提高,铅酸电池采购企业还将承担废旧电池每吨9000元的处理成本。锂电池目前仍然没有找到切实可行的回收方法,由于锂是重金属,这些化学物质会通过垃圾渗沥液或焚烧飞灰排入环境之中,这些进入环境中的重金属最终会通过食物链在人体内蓄积,危害人体健康。而铝空气电池以铝燃料电源发电时消耗铝、氧气和水,发电过程不产生有毒有害气体,主要副产物氢氧化铝不仅对环境无害,而且还能够回收再利用,可制成工业原材料或电解还原成铝,从而实现能量及原料的闭路循环。

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铝空气电池技术的广泛运用将让科技创新真正惠泽人类,成为人与自然和谐共生的建设性力量,为践行新发展理念建立了先进的生态文明的发展范式。


科技成果转化延伸绿色业态


云南作为绿色能源大省,在省内绿色能源消费市场上的发展形势并不乐观,主要原因是新的增长动能尚未培育壮大,而铝空气电池的产业化无疑是将“绿色能源牌”从技术延伸到产品市场,延伸到广阔消费领域的重要动力。 

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“通过技术创新和引入整合世界一流技术,我们已经掌握铝空气金属燃料电池最前沿的技术。”创能斐源总经理汪云华介绍,铝空气燃料电池是铝金属在电化学领域的能源转换应用。目前公司的铝空气电池已经具备了规模化工业生产的条件,并开始在通讯基站独立备用电源、冷链物流车独立动力电池和新能源汽车锂动力电池增程充电电池等方面切入市场。


在应急备用电源方面,铝空气电池备用电源与原有的蓄电池组共同构成基站备用电源系统。铝空气电池与市电搭接,有市电供应的情况下铝空气电池作为备用电源使用,无市电供应的情况可作为主电源使用,蓄电池作为补充电源,在铝空气电池启动过程中提供电力供应。


铝空气电池备用电源可以为通信基站提供(N+1)电源解决方案,可大幅减少铅酸电池的采购量,不大幅增加设备投资的情况下即可长时间为基站提供电力供应。铝空气电池备用电源实现了智能化检测,可实时反馈基站电力供应状况,实现智能化维护,降低备用电源设备后期维护成本。

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在新能源汽车增程充电方面,铝空气电池因其携带方便,维护简便,材料随形,安全系数高,环境适应性强等特点作为移动式充电站优势突出。采用铝空气电源供电,避免大规模充电时因电流浪涌引起的市电保护,实现无网充电,节约了电网改造成本,投资少,成本低。移动充电站采用电动汽车专业DC-DC,输出电压400V-750V,满足现有电动汽车充电电压要求,其智能充电算法实现了充电自动调节模式,可以大大延长锂电池使用寿命。


作为锂电池电动车的增程辅助或者直接使用铝空气电池可以成为牵引动力电源。铝空气电池作为一种大容量的新型直流电源,为解决现有的电动汽车由于锂电池组容量不足导致的连续行驶里程较短的缺陷提供了一种新的解决方案。在电动汽车配备一定容量锂电池组的基础上,再配备一套铝燃料直流供电装置,锂电池组与之共同为电动汽车提供驱动电力。在汽车行驶的过程中,可以选择单独使用锂电池组来提供电力或者两者一起提供驱动电力。当锂电容量不足时或者驱动能力不够时,铝燃料直流供电装置可以提供部分直至全部驱动能力,同时还可对锂电进行充电。


使用铝空气电池的冷链物流车,在经济性上优于传统燃油车辆:使用电解铝的情况下,运营成本约为传统车辆的79%;使用废旧铝的情况下,运营成本约为传统车辆的32%。


对于清洁能源大省云南来说,深厚的绿色能源底蕴优势加上较强的铝土资源保障优势为铝空气电池的发展提供了坚实的基础。铝空气电池的发展又将“绿色能源牌”延伸到更多的产业,让“绿色”成为云南产业转型升级、经济高质量发展的助推器,让“绿色”为云南经济行稳致远持续提供发展的新动能。


文字:彭艳红

图片:邓   斌

视频:雷永吉 李雄刚 赵宣

发布:张   倩

编审:李偌蔓