锌储能：发电和移动发电中的新技术成果

　　使用液体循环式锌空气电池在社会配套系统建设上的投资将节省许多成本，因为发展锌空气电池只是在现加油站的基础上增加“加液罐”即可。

  　锌储能是发电和移动发电中的一项技术成果，其技术可广泛应用于电网的削峰填谷，与太阳能、风能的配套以及电动汽车等。

　　何为锌空气技术？

　　其实，锌空气发电原理早在100年前就已经出现了，通俗来讲，就是利用空气中的氧气和金属锌在催化剂的作用下进行反应而产生直流电，其反应生成物氧化锌经过电解还原又生成金属锌，从而再次投入反应，再放电、再还原，如此循环往复。

　　由于正极使用的是取之不尽的空气，无需成本，而负极使用的是锌，锌的储量大、易获取，且性能稳定、比能量高，电化学行为研究又比较充分，在未来将可成为储能发电、移动电源等方面的主流产品。

　　因此，锌空气技术既是一种高效储能工具，又是一种燃料电池，既可以作为原电池用，又可作为充电电池用。只要不断提供燃料锌，就可以连续输出电能。

　　发电装置强大

　　高能量密度、高功率密度是锌储能发电装置的主要特点之一。该产品的重量比能量是400～1000Wh/kg，目前重量比功率的水平是60～180w/kg，超过美国先进电池联合会（USABC）中期性能指标（150w/kg）。

　　锌储能发电装置的输出容量不仅大，而且电流、电压平稳。过去一些产品在使用中，锌极反应生成物附着在极板上，越来越厚，使锌极和电解液接触不良，输出的电流越来越小，电压也越来越低。由于电解液改为循环式的流动状态，在流动中不断冲刷锌极表面，使得锌极表面一直处在最佳电化学状态，负极活性物质可随机加入，并且实现了放电的自动控制，大大提高了装置的使用寿命。

　　锌储能发电的价格较低廉，每千瓦只需投资约7000元（包括变压器、逆变器、发电装置和储能装置），采取积木式排列组合，电压根据需要随意调节，容量也可任意设置。

　　对环境是否有污染是当前评定产品的一项重要指标。锌储能无噪音、零排放，对环境无污染，是一种清洁环保的产品，还可以削峰填谷，用电低谷时段存电，用电高峰时段发电，达到节能、环保、减排的目的。可以给风能、太阳能等清洁能源提供储能配套，达到调峰的目的，同时使发电曲线更加平稳、高效，并网更加安全。

　　另外，安全性、稳定性也都很强。锌不仅储量丰富，且由于性能稳定、安全可靠，使得无论是运输还是储藏、应用，都相当安全方便。

　　建设周期短、能量转换率高，同样是锌储能的优点之一，系统的存储容量与额定功率相互独立，存储的电量取决于锌粉的数量。

　　应用优势显著

　　锌储能具有多种优势，不仅可以采用锌储能发电装置技术来储电和放电可以降低用电高峰时的电力压力。在非电力使用高峰时储电，在电力高峰时放电，用于平衡电网高峰时段需求。而且锌储能发电装置对变电站而言，可解除电力容量束缚，延缓电力投资，提高电能质量，并且可提供备用电源、应急电源。

　　时下大力发展的风能发电，由于其不稳定的特点，其对电网系统的冲击性很大，威胁电网的安全，造成现有电网运行困难。锌储能发电技术的优势就可以充分显现出来：可以在有风时储电，弱风或无风时发电；电网不需电时储电，需电时发电。经其储存后再并网，有效利用更多的风能并提高系统稳定性，使风能发电曲线更加平稳，以保护电网安全。同时可以增加风能在偏远电力系统中的使用比例，可以存储超过系统负荷的风能。

　　锌储能在太阳能光伏发电中也可以发挥巨大的作用。太阳能光伏发电在夜间、刮风、下雨和阴天等无太阳时段受到局限，而锌储能发电技术可以在有太阳时储电，没有太阳时发电，最大限度满足电网需求和尽可能提高发电的均衡性，提高系统的效率。对于太阳能光伏离网发电有现实的应用潜力。

　　最后，为离网和薄弱电网区域提供稳定电力。作为移动电源还可用在野外作业、矿山、通讯基站、无电网区域，替代柴油机，减少对化石能源的消耗。降低其造成的污染、不稳定及高成本甚至危险等因素，也可减少因铅酸电池造成的二次污染及其容量低，比能量低的不足。

　　液体循环锌空电池凸显个性

　　液体循环式锌空气电池同样具有多种特性。电池重量轻，比能量高。理论比能量为1350wh/kg，实际比能量400～1000wh/kg。电池一致性优良。由于采用“液体循环技术”和电解还原“充电”方法，最大限度地保证了电池的一致性。

　　其实，使用液体循环式锌空气电池在社会配套系统建设上的投资将节省许多成本，因为发展锌空气电池只是在现加油站的基础上增加“加液罐”即可。另外，电池放电结束后生成物主要成分是氧化锌，电解还原后，得到锌粉和氢氧化钾溶液，这两种物质可再次投入使用，循环往复。两条路径都可以达到节能环保的效果。“还原中心”用谷值电还原，对国家电网起到削峰填谷的积极作用，而且经济性更高。

　　虽然使用液体循环式锌空气电池的成本并不高，但并不代表安全性能不好。恰好相反，液体循环式锌空气电池的安全性高、稳定性也很强，续驶里程通常都可达到400公里以上。

　　液体循环式锌空气电池，克服了传统锌空气电池存在的锌极易钝化、电解液已干涸和上涨、电解液的碳酸盐化、自放电严重等问题，解决了抗腐性碳用于空气电机基体、新氧电极催化剂、新锌电机等国内外与锌空气电池的重大难题。经过实际验证，该技术已经完全可以达到电动汽车用标准，只是电机、电控、电源以及车体的整体配套还需进一步深入研究提高。

　　锌空电池汽车应用模式

　　如果电机、电控、电源以及车体的整体配套设施能够得到进一步完善，锌空气电池在电动汽车上的应用将是一项不错的选择。

　　在应用模式方面，城市公交车辆可采用以公交分公司为基础单位，分别建立“还原中心”，车辆回场后视电池放电的状况（如需要）将放电反应生成物（液体）放出，将其送入还原装置进行电解还原，以备车辆电池组再次添加。

　　轿车则可采取在加油站附设“加液站”的方法。在现有加油站增设一定储量的加液罐和回收罐，车辆续驶里程即将完成时，到加液站将放电反应生成物放出，重新加入新的液体，继续行驶。而加液站将回收的废液运回还原中心进行电解还原，将还原的液体再运往加液站。还原中心建立的规模、数量视该城市的车辆保有数量而定。

　　此外，除在“还原中心”和“加液站”进行“加注”外，还可接受特设的“流动服务车”的加注与服务，也可打电话、发短信上门服务。

　　液体循环式锌空气电池，克服了传统锌空气电池存在的锌极易钝化、电解液已干涸和上涨、电解液的碳酸盐化、自放电严重等问题，解决了抗腐性碳用于空气电机基体、新氧电极催化剂、新锌电机等国内外与锌空气电池的重大难题。