電池可能最終結(jié)束我們對(duì)化石燃料的依賴，但它們也有潛在的環(huán)境成本。我們的下一個(gè)挑戰(zhàn)是找到方法，使電池和儲(chǔ)存在電池里的能量一樣清潔。

綠色大困境

我們正在加速向更清潔的電力轉(zhuǎn)變，現(xiàn)在有很多令人興奮的事情。但是，如果我們要真正實(shí)現(xiàn)向電力未來(lái)的飛躍，有一個(gè)重要的障礙需要克服：我們需要真正清潔的電池。雖然儲(chǔ)能技術(shù)突飛猛進(jìn)，但要減少電池對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，還有一段路要走。然而，創(chuàng)新型公司已經(jīng)在采取措施解決這個(gè)重要的問(wèn)題，…

鋰是我們要找的嗎？

鋰電池目前是電動(dòng)汽車、手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦制造商的首選能源存儲(chǔ)解決方案。很容易看出原因：它們是高效的充電器，易于處理，比堿性電池有更高的能量密度。投資者稱之為“白金”，鋰的需求在2016年至2018年之間翻了一番，因?yàn)殡姵刂圃焐淘噲D獲得這種銀白色堿金屬。盡管地球上有4300萬(wàn)噸(3900萬(wàn)公噸)的物質(zhì)，但其中只有三分之一是可以開(kāi)采的；其中87%是在鹽水中發(fā)現(xiàn)的，大部分位于南美洲的所謂“鋰三角”。

鋰的生產(chǎn)過(guò)程，或者更具體地說(shuō)，碳酸鋰的生產(chǎn)過(guò)程，包括在鹽灘上鉆孔，并將含鹽、富含礦物質(zhì)的鹵水抽到地表。這樣的鹵水就會(huì)被蒸發(fā)，產(chǎn)生的鹽類會(huì)被過(guò)濾，這樣碳酸鋰就可以被提取出來(lái)了。雖然這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的過(guò)程，但它需要大量的水，而且耗時(shí)18到24個(gè)月。

奧迪測(cè)試用電動(dòng)汽車的鋰離子電池驅(qū)動(dòng)的工廠車輛。在回收電池后，它們可以繼續(xù)以合理和可持續(xù)的方式使用。

奧迪(Audi)是那些想讓鋰電池生產(chǎn)更快、更環(huán)保的公司之一。例如，在電池生命周期結(jié)束時(shí)，有價(jià)值的元素可以在新產(chǎn)品中被提取和重復(fù)使用；在某些情況下，整個(gè)鋰電池有可能被重新用于第二次使用，為運(yùn)輸和工廠車輛提供動(dòng)力。考慮到這一點(diǎn)，回收退役電池已成為奧迪的一個(gè)主要重點(diǎn)。

這些電池的能量密度也有增加的余地--因此減小了電池的體積，減少了實(shí)際需要多少鋰--同時(shí)也減少了鈷等稀有金屬和昂貴部件的使用。

日本原子能機(jī)構(gòu)Rokkasho聚變研究所的TsuyoshiHoshino最近在“淡化”雜志上提出了另一個(gè)想法--利用透析從海水中回收鋰的方法。該系統(tǒng)使用一種只有鋰離子才能通過(guò)的特殊膜。雖然還沒(méi)有準(zhǔn)備好商業(yè)化，霍希諾說(shuō)他的滲透技術(shù)“顯示出良好的能源效率和易于擴(kuò)展。”

石墨烯超級(jí)電容器真的超級(jí)嗎？

在鋰生產(chǎn)不斷完善的同時(shí)，專家們也在大力提倡石墨烯超級(jí)電容器等替代產(chǎn)品。盡管它們聽(tīng)起來(lái)像是屬于宇宙飛船，但它們可能有助于解決地球的能源困境。超級(jí)電容器不是將電能作為化學(xué)等電位的堿性或鋰電池儲(chǔ)存在一個(gè)中性電場(chǎng)中，類似于靜電在氣球表面的聚集方式。

添加‘神奇材料’石墨烯創(chuàng)造了超級(jí)電容器，是強(qiáng)大和輕。盡管還為時(shí)尚早，但到2022年，石墨烯電池市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到1.15億美元，中國(guó)和西班牙公司使用超級(jí)電容器為從筆記本電腦到電動(dòng)摩托車的各種產(chǎn)品提供動(dòng)力。

然而，這一切都有一個(gè)很大的問(wèn)題。超級(jí)電容器--即使是石墨烯--也不能維持很長(zhǎng)時(shí)間。想象一下，當(dāng)你的手機(jī)電池驟降時(shí)，它是多么煩人，然后想象一下，當(dāng)你在離充電站數(shù)英里的汽車?yán)飼r(shí)，這該多糟糕呀！

今天，奧迪電子加速器已經(jīng)在布魯塞爾的碳中性工廠生產(chǎn)。我們能把干凈的電儲(chǔ)存在同樣干凈的電池里嗎？

一種既實(shí)用又環(huán)保的電池看起來(lái)像是圣杯，但在荷蘭的德?tīng)柗蛱兀珹quaBells的一群創(chuàng)新者相信他們已經(jīng)找到了。藍(lán)色電池儲(chǔ)存能量--你猜到了--水，可以用100%的可持續(xù)方式儲(chǔ)存荷蘭生產(chǎn)的所有生態(tài)電力。那么它是如何工作的呢？

通過(guò)鹽水的電流將其分解成濃縮的鹽水和淡水--一種稱為電滲析的過(guò)程--同時(shí)儲(chǔ)存能量。在第二排放階段，這個(gè)過(guò)程被逆轉(zhuǎn)，這兩種水結(jié)合在一起，釋放收集到的能量，然后通過(guò)特殊的膜堆將收集到的能量轉(zhuǎn)換成電流。

這是一種簡(jiǎn)單、安全的技術(shù)，它有潛力儲(chǔ)存大量電能，以便在需要時(shí)使用--例如，確保一個(gè)城市的電網(wǎng)總有足夠的能量來(lái)滿足需求。雖然在代爾夫特的建設(shè)目前規(guī)模相對(duì)較小，水電池主管大衛(wèi)韋爾馬斯(DavidVermaas)有很大的計(jì)劃；他想把他的藍(lán)色電池推廣到咸水和淡水交匯的地方，比如荷蘭水道。能源潛力巨大。

鋰電池目前為儲(chǔ)存能源提供了最實(shí)用的解決方案，并將繼續(xù)是為新一代電動(dòng)汽車提供動(dòng)力的組成部分。但是，在未來(lái)十年左右的時(shí)間里，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)自己從藍(lán)色電池支持的電網(wǎng)中重新充電。隨著精益求精，預(yù)計(jì)它們將提供一個(gè)真正的替代方案，將改變我們與可再生能源的關(guān)系。無(wú)論是發(fā)電、儲(chǔ)存，還是電動(dòng)汽車的動(dòng)力，人們都希望有一天，能源之旅的每一個(gè)階段都將是百分之百的綠色。