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2024

02

美国能源部宣布投入1500万美元支持12个项目,开发高能储能技术,以推动航空、铁路和海运等领域的电气化

作者:

HydrogenCentral


 

该项目名为“先锋铁路、海洋和飞机电气化项目 (the Pioneering Railroad, Oceanic and Plane Electrification- PROPEL-1K)”将采用“1K”技术储能系统,实现每公斤1000瓦时 (Wh/kg) 和每升1000瓦时的能量密度,比现有技术提高四倍以上。该项目支持拜登总统在2050年实现净零排放气候目标。


美国能源部高级研究计划局-能源 (以下称:ARPA-E) 主任 Evelyn N. Wang 表示,减少交通运输领域的排放是实现拜登总统清洁能源和气候目标的关键,该领域是美国温室气体排放的最大贡献者。ARPA-E 很高兴宣布支持这 12 个项目,他们将为重型运输提供动力和电气化的新解决方案。

 

由 ARPA-E 管理的 12 个项目团队将致力于开发高能储能解决方案,从而推动航空、铁路和海运领域的广泛电气化:

 

  • And Battery Aero 公司 (帕洛阿尔托,加州)及其合作者正在开发使用氟化电极的电池、电池组和系统,为航空应用引入新型电池化学。该团队将专注于通过电极材料优化和电解液配方来提高电池设计的能量密度。公司建议的方法包括创新电池组设计,减少包装引起的能量密度损失。 (资助金额:983,445 美元)
  • Aurora Flight Sciences 公司 (马纳萨斯,弗吉尼亚州)正在开发铝气储能和发电系统,为重型运输提供可持续和环保解决方案。该技术的创新之处在于它能够促进铝燃烧,产生氢气为固体氧化燃料电池供电。该过程产生的热和电随后用做动力推进。该系统使用将能量和动力分开的平台,利用可更换的能量盒或可泵送燃料,可以快速为车辆机械充放电。 (资助金额:1,499,375 美元)
  • 佐治亚理工学院研究公司 (亚特兰大,佐治亚州)将研发碱性氢氧化物三相流电池 (3PFB),使超高能量密度电池化学的可逆运行成为可能。该方法借鉴了内燃机的喷油器和传统流动电池的设计。公司利用创新泵送和处理熔融碱金属和氢氧化物物质,以将反应物体积最大化,从而增加能量密度。 (资助金额:1,317,842 美元)
  • Giner 公司 (牛顿,马萨诸塞州)将利用糊状氢气,为燃料电池供电,无需高压氢气储罐。这种装在墨盒中的糊剂动力由镁和氢气混合而成,加水后会释放氢气。糊剂不易燃也不爆炸。该团队还将更新系统的燃料电池,可使燃料电池在较低湿度下运行,使该技术更具通用性,体积更小,从而提高整体设计能量密度。 (资助金额:1,500,000 美元)
  • 伊利诺伊理工学院 (IIT) (芝加哥,伊利诺伊州)专注于固态锂空气电池,通过几项关键创新克服之前锂空气技术面临的挑战。IIT 的方法采用复合聚合物固态电解质 (无液体成分)、具有高活性催化剂和氧气吸收能力的阴极模块、先进的气流和新的电池架构。IIT 技术中廉价的电池材料提高了供应链弹性,电池的能量密度是当前锂离子电池的三到四倍。 (资助金额:1,500,000 美元)
  • 约翰霍普金斯大学 (巴尔的摩,马里兰州)将研究使用甲基环己烷的高能量密度氢载体,打造燃料电池 (FC) 系统,该系统比传统系统具有更高的质量比能量密度。该系统 使用闭环循环氢载体,还可以通过泵送快速 (约用10 分钟) 补充。 (资助金额:625,000 美元)
  • Precision Combustion (北黑文,康涅狄格州) 和其混合燃料电池系统采用电化学晶片,该晶片使用液氢为燃料,与高功率锂离子电池耦合,实现峰值功率运行。这种先进的能量存储系统将高效先进的电化学装置和小型可充电电池混合在一起,与高能量密度无碳燃料相配。该工艺强化架构有可能比其他正在开发的系统提供更高的功率密度。 (资助金额:1,221,058 美元)
  • Propel Aero (安纳伯尔,密歇根州) 和“Redox Engine”技术将提供强大的性能和满足电动飞机需求的能量密度。该技术的电力成本将与喷气燃料相当。由于成本低、比能量高,Redox Engine 也能解决船舶和火车的电气化问题。 (资助金额:1,117,000 美元)
  • 马里兰大学 (College Park, MD) 将开发可充电锂碳单氟化物阴极化学以满足 PROPEL-1K 技术目标。这项新化学基于 UMD 之前关于卤素转化-嵌入化学的研究,通过活性材料、电解质和其他电池化学改性来实现更高的能量。电池处于放电状态组装,与处于充电状态的高能量锂金属电池相比,大大降低了成本 (因此需要使用锂金属箔)。电池化学工作将与多个尺度的性能和成本建模相结合,以展示实现最终系统 PROPEL-1K 目标的路径。 (资助金额:1,483,595 美元)
  • 华盛顿州立大学 (普尔曼,华盛顿州) 和模块化能源系统将陶瓷燃料电池技术与创新的液态氢封装方式相结合。该方法使用自增压热回收和氢膨胀器模块,与质子传导陶瓷燃料电池耦合。高温系统通过用于冷却的辐射热交换器,实现了能量回收和显著的重量节省。 (资助金额:803,945 美元)
  • 华盛顿大学圣路易斯分校 (圣路易斯,密苏里州) 将使用 Li-Air 电池和离子液体,为高能量和高功率应用提供高效、可靠和耐用的性能。的Li-Air 流动电池将采用循环离子液体,该液体富含氧气,以克服 Li-Air 电池开发的关键挑战,包括实现功率能力和比能量目标。该团队将合成具有高氧溶解度、低粘度、超低挥发性和高离子导电性的离子液体。初步实验结果表明,使用循环电解质可以将容量提高十倍。 (资助金额:1,499,985 美元)
  • 莱特航空 (马耳他,纽约) 和哥伦比亚大学正在开发铝-空气流动电池,该电池具有可更换的铝阳极,允许机械充电。铝-空气化学可以实现高能量密度,但历史上在可充电性和反应产物堵塞方面遇到过问题。为了克服这些障碍,莱特航空使用 3D 设计而不是 2D 平面化学来改善阳极和阴极之间的接触。该系统还循环电解质,防止反应产物在电池结构内积聚,从而弥补静态铝-空气电池的限制。 (资助金额:1,499,098 美元)
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您可以在 ARPA-E 网站上访问项目团队描述。预计项目第一阶段将在合同完成后的 18 个月内完成。如成功,PROPEL-1K 技术将使区域航班飞行长达 1,000 英里,最多可容纳 100 人,所有北美铁路以及所有仅在美国领土水域运营的船舶实现电气化。


ARPA-E 在广泛的技术领域推进高潜力、高影响清洁能源技术,这些技术对美国能源安全具有战略意义。进行奖励谈判并不代表能源部承诺颁发奖励或提供资金。在发放资金之前,能源部和申请人将进行谈判过程,能源部可以在此期间出于任何原因取消谈判并撤销选择项目。

 

来源:HydrogenCentral

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