CO2電池（二氧化碳電池）在成本、碳排放量、可推廣性和生命周期方面都具有優(yōu)勢，它的飛速發(fā)展可能會(huì)引發(fā)一場可再生能源革命，使化石燃料和核能成為過去。本文來自編譯，希望對您有所啟發(fā)。
在當(dāng)今這個(gè)時(shí)代，我們依舊在通過開采和燃燒石油來提供能源，這似乎很瘋狂。這種古老的方法不僅會(huì)破壞地球，而且耗資巨大，甚至?xí)l(fā)戰(zhàn)爭。但最近的一項(xiàng)創(chuàng)新可能會(huì)使化石燃料，甚至一些新一代能源完全過時(shí)，因?yàn)樗固柲芎惋L(fēng)能變得更便宜、更環(huán)保。歡迎來到 CO2電池（二氧化碳電池）的神奇世界。
首先，什么是 CO2 電池？
這是一個(gè)通過在一個(gè)閉環(huán)中改變二氧化碳的狀態(tài)，以此來儲(chǔ)存能量的系統(tǒng)。當(dāng)電池放電時(shí)，它只是一個(gè)充滿二氧化碳?xì)怏w的巨大圓頂（dome）。而當(dāng)電池充電時(shí)，二氧化碳被泵出圓頂并被壓縮和加熱。熱量被轉(zhuǎn)移并儲(chǔ)存在一個(gè)被稱為 TES（熱能儲(chǔ)存）的裝置中，該裝置將二氧化碳轉(zhuǎn)化為一種冷的、致密的液體，然后儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐（tanks）中?，F(xiàn)在能量以熱量的形式儲(chǔ)存在 TES 中，以高壓的形式儲(chǔ)存在液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐中。
電池放電是一個(gè)兩步過程。首先，打開儲(chǔ)罐，釋放高壓液態(tài)碳。隨著碳從容器中釋放出來，壓力下降，導(dǎo)致二氧化碳重新轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w并迅速膨脹。然后這些氣體通過 TES，在那里被加熱并進(jìn)一步膨脹。這種雙重膨脹會(huì)產(chǎn)生巨大的壓力，通過渦輪推動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。然后二氧化碳?xì)怏w被泵回圓頂，為電池再次充電做好準(zhǔn)備。
因此，這是一個(gè)相對復(fù)雜的套件，由于它需要大型儲(chǔ)罐，所以短期內(nèi)你可能找不到利用這種方式供電的電動(dòng)汽車。但是是什么讓這種奇怪的電池如此具有革命性呢？在我看來，它的革命性的主要體現(xiàn)在這四個(gè)方面：成本、碳排放量、可推廣性和生命周期。這些因素使其成為電網(wǎng)電池的理想選擇。
目前來看，風(fēng)能和太陽能非常出色，它們創(chuàng)造了大量的能源，而且?guī)缀鯖]有碳排放！但風(fēng)并不總是在吹，太陽并不總是照耀。因此，我們需要利用巨型電網(wǎng)電池在能量過剩時(shí)存儲(chǔ)能量，然后在短缺時(shí)釋放能量。
目前用于這一過程的電池是鋰離子電池，與電動(dòng)汽車、筆記本電腦和手機(jī)使用相同的技術(shù)。但是 CO2 電池更適合用于電網(wǎng)電池。
它們的主要優(yōu)勢是成本低。買過電動(dòng)車的人都知道，換一塊新電池很貴。但是，由于 CO2 電池可以用容易獲取的材料制造，它們可以以大約一半的成本制造，使風(fēng)能和太陽能發(fā)電廠更容易負(fù)擔(dān)得起。
二氧化碳電池的第二個(gè)優(yōu)勢是對環(huán)境的影響要小得多。鋰離子電池并不是你想象中的環(huán)保天使。建造它們需要大量的能源和交通運(yùn)輸，因此其生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的碳排放量。此外，獲取原材料所需的鋰礦開采也存在大量的環(huán)境問題和人道主義問題。而且另一方面，二氧化碳電池還可以使用現(xiàn)成的回收材料制造，這使得它對于我們珍貴的星球更加環(huán)保。
鋰離子電池的生產(chǎn)過程并不環(huán)保
這也意味著二氧化碳電池更容易推廣開來。我們現(xiàn)在正一頭栽進(jìn)電池危機(jī)中，材料供應(yīng)鏈無法應(yīng)對近年來電池需求飆升的速度，這就是鋰、鎳、錳等原材料價(jià)格暴漲的原因。但是二氧化碳電池不存在同樣的供應(yīng)鏈問題，這意味著成千上萬的 CO2 電池可以輕松快速地被制造出來。所以，從理論上講，全世界都能以極快的速度接受這項(xiàng)技術(shù)。
最后，我們來談?wù)勆芷?。任何一個(gè)擁有 iPhone 的人都會(huì)告訴你，鋰離子電池不能永遠(yuǎn)使用。每次充電，電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都會(huì)退化，隨著時(shí)間的推移，電池容量會(huì)縮小?，F(xiàn)代高端鋰離子電池最多可以充電 2000 次，但廉價(jià)的鋰離子電池只能充電幾百次，性能就會(huì)嚴(yán)重下降。這意味著鋰離子電網(wǎng)電池大約每十年就需要更換或擴(kuò)展一次。這不僅是一筆相當(dāng)大的開支，而且還會(huì)通過額外的碳排放和采礦造成更多的生態(tài)破壞。但同樣，CO2 電池要優(yōu)越得多，因?yàn)樗粫?huì)退化。理論上，這些電池可以在定期維護(hù)的情況下使用數(shù)百年，這意味著它們成本更低，對生態(tài)的影響也更小。
然而，CO2 電池并不是完美的解決方案。鋰離子電池的效率約為 99%。這意味著如果你用 1 千瓦時(shí)充電，你會(huì)得到 0.99 千瓦時(shí)回來。這種高效率意味著我們需要更少的太陽能電池板和風(fēng)力渦輪機(jī)來保持高功率輸出。然而，CO2 電池卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，最高只能達(dá)到 80% 的效率。這意味著我們需要建造更大的太陽能和風(fēng)能發(fā)電廠，來獲得同樣高的功率輸出。這將增加成本，產(chǎn)生更大的碳排放（通過生產(chǎn)更多的電池板和渦輪機(jī))，并可能增加生物棲息地的喪失（特別是太陽能）。
我們需要建造更大的太陽能和風(fēng)能發(fā)電廠，來獲得同樣高的功率輸出。
但是，CO2 電池低廉的成本應(yīng)該足以抵消需要更大場地的成本和碳排放量。大型太陽能發(fā)電廠造成的土地?fù)p失也可以通過現(xiàn)代化、更高效率的太陽能電池板和精心的生態(tài)規(guī)劃來緩解。
因此，總的來說，CO2 電池可以使風(fēng)能和太陽能更便宜，并減少它們對環(huán)境的總體影響。
如此令人難以置信的產(chǎn)品可能會(huì)啟動(dòng)一場可再生能源革命。當(dāng)你可以從 CO2 電池支持的太陽能或風(fēng)力發(fā)電廠獲得更多的電力，并減少環(huán)境污染時(shí)，你為什么還要費(fèi)心研究核能或保持燃?xì)獍l(fā)電廠的運(yùn)行呢？發(fā)展中國家會(huì)認(rèn)為這是一種快速發(fā)展能源基礎(chǔ)設(shè)施的方式，而且成本更低，還能帶來額外環(huán)保的好處，而發(fā)達(dá)國家會(huì)認(rèn)為這是一種廉價(jià)和可持續(xù)的方式（考慮到當(dāng)今的經(jīng)濟(jì)，這是相當(dāng)重要的）。
為什么要用核能和天然氣呢？
我認(rèn)為這些電池“可以掀起一場可再生能源革命”。這一翻天覆地的變化已經(jīng)開始了，因?yàn)榈谝慌?CO2 電池已經(jīng)由 Energy Dome 公司制造出來了，也正是該公司發(fā)明了這一概念。而 CO2 電池的概念是在 2020 年 2 月才構(gòu)思出來的，這表明了這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展、實(shí)施和規(guī)模化的速度有多快。它沒有復(fù)雜的制造過程，沒有重大的安全問題（相比于鋰離子電池容易著火），也沒有敏感的供應(yīng)鏈，眨眼之間就從概念變成了現(xiàn)實(shí)。
這表明我們不需要一個(gè)聚變反應(yīng)堆或某種科幻技術(shù)來拯救寶貴的地球。只要用現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行一點(diǎn)巧妙的橫向思考，就可以非常迅速地產(chǎn)生令人難以置信的結(jié)果。每一次這樣的進(jìn)步，都會(huì)使得我們的未來更加光明。
