新浪科技訊 北京時間3月2日消息，據國外媒體(ti) 報道，在19與(yu) 20世紀之交時，托馬斯·愛迪生發明了一款可以產(chan) 生氫氣的電池。而在120年後的今天，這款電池終於(yu) 獲得了人們(men) 的認可。

　　在美國新澤西州西奧蘭(lan) 治的一條碎石路上，一輛電動汽車從(cong) 行人身邊飛馳而過。車子寬敞的內(nei) 部空間顯然令一些人驚詫不已。它的速度是當時傳(chuan) 統車型的兩(liang) 倍，卷起的塵土高高揚起，使街上拉車的馬匹忍不住皺了皺鼻子。

　　以上場景發生在20世紀初，而這輛車的主人便是托馬斯·愛迪生。雖然電動汽車在當時已不是什麽(me) 新鮮事物，但大多數都依賴沉重、笨拙的鉛酸電池。愛迪生則在自己的車上裝了一款新型電池，並且希望這種電池不久便能為(wei) 美國各地的車輛供電。這款新電池屬於(yu) 鎳鐵電池，最早由瑞典發明家恩內(nei) 斯特·瓦爾德馬爾·揚格納於(yu) 1899年申請專(zhuan) 利，後經愛迪生改進並用在了汽車上。

　　愛迪生稱，這款鎳鐵電池極其耐用，並且充電速度是鉛酸電池的兩(liang) 倍。他甚至與(yu) 福特汽車達成了協議，準備生產(chan) 這款據他所稱效率更高的電動汽車。

　　但鎳鐵電池的確存在一些問題。它的體(ti) 積比當時使用得更廣泛的鉛酸電池要大，價(jia) 格也更昂貴。並且它在充電時會(hui) 放出氫氣，這樣既麻煩又危險。

　　不幸的是，等到愛迪生改進了自己的原型設計時，電動汽車已經逐漸被續航更久的化石燃料汽車取代。愛迪生與(yu) 福特汽車的協議也就此擱淺。不過他的電池後來在其它方麵得到了應用，比如鐵路信號燈。在這些地方，這款電池的龐大體(ti) 積就不是個(ge) 問題了。

　　但等到一個(ge) 多世紀之後，工程師們(men) 便會(hui) 發現，鎳鐵電池身上其實隱藏著巨大潛力。如今，人們(men) 正對它展開研究，希望它能解決(jue) 風能和太陽能等可再生能源供應不穩、斷斷續續的問題。此外，它的副產(chan) 物氫氣一度令人頭疼，如今看來卻可能是這款電池最大的用處之一。

　　大約2015年前後，荷蘭(lan) 代爾夫特理工大學的一支研究團隊基於(yu) 鎳鐵電池產(chan) 生的氫氣、偶然為(wei) 該電池找到了一種用武之地。在電池充電過程中，電流從(cong) 電池中通過時會(hui) 經曆一種化學反應，生成氫氣和氧氣。該團隊認為(wei) ，該反應與(yu) 用水生成氫氣的反應、即電解水反應類似。

　　“在我看來，其中的化學原理是相同的。”該團隊帶頭人弗科·穆爾德指出。水的分解反應是產(chan) 生氫氣燃料的一種途徑，並且隻要驅動該反應的能量也由可再生能源產(chan) 生，氫氣就是一種百分之百的清潔能源。

　　穆爾德和他的團隊還吃驚地發現，鎳鐵電池的電極開始分解水後，電極儲(chu) 存的能量竟然變得比開始生成氫氣前還要高。換句話說，當鎳鐵電池同時被用作電解裝置時，它就變成了一台性能更加優(you) 秀的電池。他們(men) 還驚訝地發現，該電池的電極可以很好地承受電解反應，而在傳(chuan) 統電池中，電解反應往往會(hui) 令電池遭受嚴(yan) 重耗損。“另外，我們(men) 對該電池在上述過程中的能量效率也十分滿意，可以達到80%-90%。”穆爾德指出。

　　穆爾德將他們(men) 的作品稱作“電池電解器”（battolyser），希望此次發現能有助於(yu) 解決(jue) 可再生能源的兩(liang) 大主要挑戰：儲(chu) 能能力，以及當電池充滿時製造清潔能源的能力。

　　“我們(men) 經常聽到各種各樣關(guan) 於(yu) 電池和氫氣的討論，”穆爾德指出，“這兩(liang) 個(ge) 方向之間一直存在某種競爭(zheng) 關(guan) 係，但我們(men) 其實二者都需要。”

　　可再生價(jia) 值

　　風能和太陽能等可再生能源最大的挑戰之一在於(yu) ，它們(men) 提供的能量總是難以預測、斷斷續續。例如，太陽能在白天和夏季提供的能量容易過剩，在夜間和冬季則又常常不足。

　　鋰電池等傳(chuan) 統電池可以在短期內(nei) 儲(chu) 存能量，但一旦它們(men) 充滿了電，就必須將過剩能量釋放出去，否則便會(hui) 過熱、產(chan) 生耗損。而相比之下，鎳鐵電池電解器即使在充滿電後仍可保持穩定，隻是繼續充電時會(hui) 開始產(chan) 生氫氣而已。

　　“鎳鐵電池持久耐用，承受充電不足和過度充電的能力都比其它電池強。”英國拉夫堡大學機械、電氣與(yu) 製造工程學院助理研究員約翰·巴頓指出，他也在對電池電解器展開研究，“通過產(chan) 生氫氣，電池電解器儲(chu) 存能量的時間可以長達數天、甚至數月之久。”

　　除了產(chan) 生氫氣外，鎳鐵電池還有其它一些有用的特征。首先，它們(men) 無需經常維護。愛迪生在他的早期電動汽車上便已證實，鎳鐵電池極為(wei) 持久耐用，有些已經連續使用了40年。此外，鎳和鐵這兩(liang) 種金屬也比傳(chuan) 統電池使用的金屬更加常見。這意味著鎳鐵電池電解器對於(yu) 可再生能源還有另一重意義(yi) ：有助於(yu) 提高利潤率。

　　和其它所有行業(ye) 一樣，可再生能源的價(jia) 格也由供求關(guan) 係決(jue) 定。例如在陽光燦爛的日子裏，太陽能可以提供充足的能量，造成能源價(jia) 格下跌。而鎳鐵電池電解器則有助於(yu) “削峰填穀”，使這條價(jia) 格曲線變得平滑一些。

　　“當電價(jia) 較高時，可以讓電池放電；而當電價(jia) 較低時，則可以給電池充電、並產(chan) 生氫氣。”穆爾德指出。

　　能實現這一功能的不僅(jin) 僅(jin) 是鎳鐵電池電解器，較為(wei) 傳(chuan) 統的堿性電池也可以做到這一點，並且在氫氣製造業(ye) 中已經得到了廣泛運用。不過穆爾德認為(wei) ，鎳鐵電池電解器的耐久性更強，因此成本更低、使用時間更長。電池電解器的支持者們(men) 也因此感到信心滿滿。

　　此外，雖然鎳鐵電池電解器的直接產(chan) 物是氫氣，但也可以生成其它物質，比如氨氣或甲烷，這些比氫氣更易於(yu) 儲(chu) 存和運輸。“如果安裝了一台電池電解器，氨氣廠就可以持續運作，所需人工也會(hui) 更少，進而減少運維成本，因此生成氨氣是在可持續前提下最劃算的一種選擇。”穆爾德電池電解器的投資人、Proton Ventures公司董事長漢斯·弗裏安霍夫指出。

　　擴大規模

　　目前最大的鎳鐵電池容量和功率分別為(wei) 15KW和15kWh，容量和長期氫氣儲(chu) 量可以為(wei) 1.5戶家庭供電。另外，荷蘭(lan) 埃姆斯哈文發電廠正在籌建一台30kW/30kWh的鎳鐵電池電解器，未來產(chan) 生的氫氣足以滿足電廠所需。

　　一旦鎳鐵電池電解器在該發電廠通過了嚴(yan) 格測驗，下一步就是進一步提高規模、分銷給綠色能源提供商，如太陽能和風能發電場等等。電池電解器支持者的終極目標是希望它們(men) 可以達到吉瓦級別，相當於(yu) 400台公共事業(ye) 規模的風力發電機的總產(chan) 能。不過除了增加規模之外，巴頓認為(wei) 小型電池電解器也能發揮用武之地，可以為(wei) 不依賴主供電網的偏遠社區使用的微型電網供能。

　　電池電解器的電極均由相對比較便宜和常見的金屬製成，這也是它的有利之處。並且與(yu) 鋰不同，鎳和鐵在開采過程中不會(hui) 產(chan) 生大量廢水，也不會(hui) 導致嚴(yan) 重的環境破壞。

　　不過，穆爾德和巴頓都認為(wei) ，鎳鐵電池在效率和容量方麵仍有一些障礙需要克服。“電池電解器如果進一步增加電池容量、或者減小內(nei) 部電阻，可以受益良多。”內(nei) 部電阻與(yu) 電池內(nei) 部電流方向相反，內(nei) 部電阻越大，電池效率就越低。穆爾德和他的團隊如今正在研究如何改進這一方麵。

　　自從(cong) 愛迪生在上世紀初開始研究鎳鐵電池以來，鎳鐵電池電解器的大部分潛力其實一直都擺在眼皮子底下，卻始終不曾被人發現。鎳鐵電池也許不像愛迪生想的那樣、適合為(wei) 汽車供能，但可以加速向可再生能源的過渡，因此或將在廣泛取代化石能源的過程中發揮重要作用。


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