如何将固定式电池用于固定装置？这些问题需要解决！
来源：宝鄂实业
2019-05-28 22:44
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高砂热工用之前的技术资料解释了这个原因。当可逆电池被用作水电解槽时，电池内必须充满水，这样其内所产生的氧气和氢气会自然向外流出。然而，当之后可逆电池被用作FC燃料电池时，为了确保氢气和氧气有足够充分的流路，填充电池的水必须充分排出。就好像水电解过程中是采用鱼式呼吸，FC发电时是采用肺呼吸一样，切换需要时间。
虽然目前还不清楚是否这一问题会成为商业化的重大阻碍，但从技术层面来看这肯定是一个棘手的事情。此外，对于水电解与FC来说最佳催化剂的类型和用量也不同，所以必须选择能兼顾两种技能的中间催化剂，而其结果就是每一个机能的性能都没有达到单功能装置的同等效果，这可以说是存在的另一个课题。
接近量产化的“MH空气电池”
a）氢-空气二次电池的机理（放电时）
不同于FC二次电池化的开发目的，还有一个例子是开发“氢/空气二次电池”。同志社大学理工学院盛満正嗣教授的实验团队与FDK正在从事这一开发。
盛满先生等人所进行开发的研发与PEFC结合PEM型水电解设备有着巨大差异。
由同志社大学盛满实验室与FDK共同开发的氢/空气可充电电池概要（a）。使用空气电极作为正极，氢氧化钾（KOH）水溶液作为电解液，储氢合金作为负极。与燃料电池不同，它不使用氢分子（H2）也不进行氢气填充。由于水溶液是碱性的，因此H+不会从负极中出来。在充电时，它通过类似于碱性水电解的原理从负极界面处的水中吸收H+。由于在放电时产生的是H2O，因此与金属-空气电池不同，“正电极上不会积聚灰导致窒息”。2Ah的试制电池非常薄，与具有相同容量的LIB电池相比更加紧凑（b）。今后的开发将基于提高体积能量密度为核心，预计其主要应用于固定型蓄电池应用（c）。
最初，盛满实验室预想是针对Zn空气电池开发高性能的空气极（正极）。但锌枝晶问题难以解决，所以调整为通过与对储氢合金（MH）技术研发造诣深厚的FDK共同开发，来实现Ni-MH电池商业化为目标。
在该电池中，氢并不包含在MH分子（H2）的形式中。此外，由于电解质溶液是碱性的，在H+试图从MH离开的瞬间，就会遇到OH-离子变成水。
盛满实验室通过试制品所确认到的电池特性可达到体积能量密度为900Wh/L，重量能量密度为136Wh/kg，并且按计划在2020年3月将更新性能，预计在2024年将达到1500Wh/L和250Wh/kg。另一方面，FDK则证实了电池在至少500次循环之前没有明显的劣化。“在各种空气电池中，到目前为止还没有其他种类电池达到过类似的循环寿命”（FDK）。
目前预计的应用用途是“用于电力系统稳定化的固定式蓄电池”（盛满先生）。考虑到使用MH重量比较重，以及便携式应用领域重量能量密度比较低，水基系电池可实现大容量及高安全性。另一方面，考虑到车载用途震动剧烈等等情况的话，该产品如果商业化可能会对固定式电池市场产生较大影响。
虽然目前还不清楚是否这一问题会成为商业化的重大阻碍，但从技术层面来看这肯定是一个棘手的事情。此外，对于水电解与FC来说最佳催化剂的类型和用量也不同，所以必须选择能兼顾两种技能的中间催化剂，而其结果就是每一个机能的性能都没有达到单功能装置的同等效果，这可以说是存在的另一个课题。
接近量产化的“MH空气电池”
a）氢-空气二次电池的机理（放电时）
不同于FC二次电池化的开发目的，还有一个例子是开发“氢/空气二次电池”。同志社大学理工学院盛満正嗣教授的实验团队与FDK正在从事这一开发。
盛满先生等人所进行开发的研发与PEFC结合PEM型水电解设备有着巨大差异。
由同志社大学盛满实验室与FDK共同开发的氢/空气可充电电池概要（a）。使用空气电极作为正极，氢氧化钾（KOH）水溶液作为电解液，储氢合金作为负极。与燃料电池不同，它不使用氢分子（H2）也不进行氢气填充。由于水溶液是碱性的，因此H+不会从负极中出来。在充电时，它通过类似于碱性水电解的原理从负极界面处的水中吸收H+。由于在放电时产生的是H2O，因此与金属-空气电池不同，“正电极上不会积聚灰导致窒息”。2Ah的试制电池非常薄，与具有相同容量的LIB电池相比更加紧凑（b）。今后的开发将基于提高体积能量密度为核心，预计其主要应用于固定型蓄电池应用（c）。
最初，盛满实验室预想是针对Zn空气电池开发高性能的空气极（正极）。但锌枝晶问题难以解决，所以调整为通过与对储氢合金（MH）技术研发造诣深厚的FDK共同开发，来实现Ni-MH电池商业化为目标。
在该电池中，氢并不包含在MH分子（H2）的形式中。此外，由于电解质溶液是碱性的，在H+试图从MH离开的瞬间，就会遇到OH-离子变成水。
盛满实验室通过试制品所确认到的电池特性可达到体积能量密度为900Wh/L，重量能量密度为136Wh/kg，并且按计划在2020年3月将更新性能，预计在2024年将达到1500Wh/L和250Wh/kg。另一方面，FDK则证实了电池在至少500次循环之前没有明显的劣化。“在各种空气电池中，到目前为止还没有其他种类电池达到过类似的循环寿命”（FDK）。
目前预计的应用用途是“用于电力系统稳定化的固定式蓄电池”（盛满先生）。考虑到使用MH重量比较重，以及便携式应用领域重量能量密度比较低，水基系电池可实现大容量及高安全性。另一方面，考虑到车载用途震动剧烈等等情况的话，该产品如果商业化可能会对固定式电池市场产生较大影响。
