I-Corps: High-Stability Bio-Inspired Redox Flow Batteries for Grid-Scale Energy Storage

I-Corps:用于电网规模储能的高稳定性仿生氧化还原液流电池

基本信息

  • 批准号:
    1935428
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-06-15 至 2020-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this I-Corps project involves enabling widespread implementation of renewable but intermittent energy sources, such as wind and solar. Electrical grids currently require demand and supply of electricity to be exactly balanced in real time to avoid power disruption and blackouts. This is a challenging task, and growing efforts to integrate intermittent renewable energy sources create additional problems for grid resilience and energy security. Large-scale energy storage integrated into an electrical grid enables utility companies to effectively manage unwanted fluctuations and provides the flexibility required for widespread implementation of renewable sources. Furthermore, these systems have additional benefits in their utilization for peak shaving and load leveling applications. The energy stored when demand is low can be used to compensate excessive load during peaks. This practice has economic benefit for electricity consumers and providers.This I-Corps project explores commercial application opportunities for high-stability, bio-inspired non-aqueous redox flow battery (NRFB) systems with high cell-voltage, high current density and low capacity-fade for the grid-scale energy storage market. State-of-the-art NRFB systems are limited by decomposition of active materials and the related significant capacity-fade after minimal cycling. The flow battery electrolytes we plan to commercialize solve the problem of active material instability that has prevented commercialization of NFRBs by utilizing metal chelators, the biosynthesis of which evolved naturally by mushrooms in the Amanita genus. These molecules have been optimized for stability by millions of generations of natural selection and exhibit very strong metal-binding that shuts down decomposition pathways. Preliminary results have shown that the introduced bio-inspired approach has the potential to address the critical problems, such as low cyclability and poor performance in commercialization of NRFB systems.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该I-Corps项目的更广泛的影响/商业潜力涉及实施可再生但间歇性能源(例如风能和太阳能)的广泛实施。电网目前需要电网的需求和电力供应才能实时平衡,以避免电源破坏和停电。这是一项具有挑战性的任务,并且越来越多地整合间歇性可再生能源的努力为电网弹性和能源安全带来了其他问题。集成到电网中的大规模储能使公用事业公司能够有效地管理不必要的波动,并提供了广泛实施可再生资源所需的灵活性。此外,这些系统在使用峰值剃须和负载级别应用方面还具有其他好处。在需求时存储的能量可用于补偿峰值期间的过多载荷。这种实践对电力消费者和提供商具有经济利益。本I-Corps项目探索了高稳定性,具有高细胞电压,高电流密度和低容量范围的高稳定性,生物启发的非水氧化还原流量电池(NRFB)的商业应用机会。最先进的NRFB系统受活性材料的分解和最小骑自行车后相关的显着容量的限制。我们计划商业化的流动电池电解质解决了通过使用金属螯合剂来阻止NFRB商业化的活动材料不稳定的问题,金属螯合剂的生物合成是由Amanita属的蘑菇自然发展的。这些分子已通过数百万世代的自然选择对稳定性进行了优化,并表现出非常强的金属结合,从而关闭了分解途径。初步结果表明,引入的生物启发的方法具有解决关键问题的潜力,例如低环和NRFB系统商业化的性能较差。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛影响的审查标准来通过评估来支持的。

项目成果

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  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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    Brian Hammerstrom;C. Niezrecki;Kelly L. Hellman;Xinfang Jin;Michael B. Ross;J. H. Mack;Ertan Agar;J. Trelles;Fuqiang Liu;Fanglin Che;David Ryan;Madhava S. Narasimhadevara;Mary Usovicz
  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 作者:
    Sergio Freeman;Ertan Agar
  • 通讯作者:
    Ertan Agar
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  • 资助金额:
    $ 5万
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