電池可能最終結(jié)束我們對化石燃料的依賴，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。雖然儲能技術(shù)突飛猛進(jìn)，但要減少電池對環(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)重要的問題，…

鋰是我們要找的嗎？

鋰電池目前是電動汽車、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4300萬噸(3900萬公噸)的物質(zhì)，但其中只有三分之一是可以開采的；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)過程，或者更具體地說，碳酸鋰的生產(chǎn)過程，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。這樣的鹵水就會被蒸發(fā)，產(chǎn)生的鹽類會被過濾，這樣碳酸鋰就可以被提取出來了。雖然這是一個(gè)非常簡單的過程，但它需要大量的水，而且耗時(shí)18到24個(gè)月。

奧迪測試用電動汽車的鋰離子電池驅(qū)動的工廠車輛。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的特殊膜。雖然還沒有準(zhǔn)備好商業(yè)化，霍希諾說他的滲透技術(shù)“顯示出良好的能源效率和易于擴(kuò)展。”

石墨烯超級電容器真的超級嗎？

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電容器等替代產(chǎn)品。盡管它們聽起來像是屬于宇宙飛船，但它們可能有助于解決地球的能源困境。超級電容器不是將電能作為化學(xué)等電位的堿性或鋰電池儲存在一個(gè)中性電場中，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，石墨烯電池市場預(yù)計(jì)將達(dá)到1.15億美元，中國和西班牙公司使用超級電容器為從筆記本電腦到電動摩托車的各種產(chǎn)品提供動力。

然而，這一切都有一個(gè)很大的問題。超級電容器--即使是石墨烯--也不能維持很長時(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)保的電池看起來像是圣杯，但在荷蘭的德爾夫特，AquaBells的一群創(chuàng)新者相信他們已經(jīng)找到了。藍(lán)色電池儲存能量--你猜到了--水，可以用100%的可持續(xù)方式儲存荷蘭生產(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程--同時(shí)儲存能量。在第二排放階段，這個(gè)過程被逆轉(zhuǎn)，這兩種水結(jié)合在一起，釋放收集到的能量，然后通過特殊的膜堆將收集到的能量轉(zhuǎn)換成電流。

這是一種簡單、安全的技術(shù)，它有潛力儲存大量電能，以便在需要時(shí)使用--例如，確保一個(gè)城市的電網(wǎng)總有足夠的能量來滿足需求。雖然在代爾夫特的建設(shè)目前規(guī)模相對較小，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)是為新一代電動汽車提供動力的組成部分。但是，在未來十年左右的時(shí)間里，你可能會發(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。無論是發(fā)電、儲存，還是電動汽車的動力，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。