炽热的超高温热能电池有望在成本上击败锂电池

作为一种电网级储能解决方案，Fourth 的目标是在 5-10 小时的短时范围内与大型锂电池阵列竞争--基本上是在白天高温时储存多余的太阳能，供傍晚和夜间发电量下降时使用。但该公司表示，它也可以达到 100 小时的阶段，这将涵盖"几天恶劣天气和可再生能源发电不足"的情况。

这是马萨诸塞州涌现出的多家热能存储公司之一，并得到了比尔-盖茨的突破能源风险投资基金的支持。你可能还记得几个月前的安托拉能源公司（Antora Energy），比如它的超高温碳块电池和高效热光电能源转换器。

加热元件为液态锡加载能量，并将能量储存在白热石墨块中 图/Fourth Power

这个想法很简单：利用多余的可再生能源，在一个隔热性能很强的存储系统中加热某些东西。Antora和Fourth公司都使用超级廉价、资源丰富的大型石墨块进行大容量储能，Fourth公司则将其加热到白热化的2500 °C（4530 °F）。

能量通过液态锡金属在第四公司的系统中移动，锡金属的熔点相对较低，仅为 232 ℃（450 ℉）。这是第四公司的秘诀，依靠的是由创始人阿塞贡-亨利博士设计的、保持吉尼斯世界纪录的泵。在超过约1000 °C（1800 °F）的高温下，液态金属会破坏金属泵，但亨利声称，他的工程陶瓷设计可以在"几乎只有太阳一半的温度"下正常工作--我们假设这是指太阳表面的5600多 °C（10000 °F），而不是核心的1500万 °C（2700万 °F）。

这些泵将过热的液体锡在石墨管道系统中移动，将热量从加热元件传递到石墨块，然后在需要将热量送回电网时，将热量从石墨块输送到能量回收系统。

第四能源公司设计出了能够在极端温度下移动液态金属的离心泵。

为了回收能量，液态锡被泵送通过电力收集电池阵列中大量狭窄的石墨管道。这些管道变得白热化，发出强烈的光，通过热光电（TPV）电池收集能量，TPV 电池与太阳能电池非常相似，但经过调整，可与这种存储系统配合达到最佳工作状态。在这种温度下，几乎所有的热传递都是以光的形式而不是以传导热或对流热的形式进行的，因此这些热电堆系统能够利用光伏原理收集能量。事实上，这正是公司名称背后的主要原因；物体发出的光与其绝对温度的"四次方"成比例。

去年，亨利博士和他在麻省理工学院的团队宣布了破纪录的热能提取效率，从热量中汲取的能量超过了蒸汽轮机。为了达到最佳效率，这些电池只收集波长光谱中能量最高的部分，电池后面的反射镜会反射回其余的光线，以尽可能多地将热量保留在液态锡中。

当能量被收集后，液态锡会从约 2,400 °C 下降到 1,900 °C （4,350 °F 到 3,450 °F），然后被送回加热元件，以便在能量可用时进行"充电"。

该公司表示，液态锡泵系统与这些高效热塑性硫化弹性体电池相结合，可以提供反应速度惊人的热电池，在需求激增的几秒钟内就能向电网输送能量，而且功率密度也是前所未有的，因为该系统"比任何其他公司同等规模的设备多传输 10 到 100 倍的热量"。

由 Asegun Henry 博士领导的麻省理工学院研究人员展示了一种固态热光电热引擎，它可以在更高的温度下运行，并能从热量中提取比普通蒸汽轮机更多的电力。

Fourth表示，其目标是将这些热电池的往返能源效率提高到50%左右，这与大型锂电池阵列的更高能效相比并不算高。这似乎还假定冠捷方面会有相当大的发展，因为 2022 年创下的记录接近 41%。在长期存储使用情况下，效率会更低，估计每天会损失 1% 的存储能量。

不过，电力游戏能够玩下去的关键是现金，在这方面，Fourth 表示绝对没有争议。它几乎全部由超级廉价的石墨和锡制成，而不是价格昂贵的精炼锂，因此，锂电池装置每千瓦时的存储和返回能量可能要花费约 330 美元，而 Fourth 声称它只需不到 25 美元就能完成同样的工作。因此，即使它会浪费更多的电能，但从经济角度来看，它仍然是一个不二之选。

而且，它比锂电池更安全，因为不会发生热失控或爆炸，即使液态锡设法逃出管道系统，只要它到达设施的隔热层或混凝土地面，就会立即冻结回金属，而设施内充满了氩气以防止氧化。

通过"动力块"中的热光伏电池收集能量

最近，Fourth 公司宣布获得 1900 万美元的 A 轮融资，突破能源风险投资公司（Breakthrough Energy Ventures）和布莱克风险投资财团（Black Venture Capital Consortium）均参与其中。这笔资金将用于在波士顿附近建造一座100万千瓦时的原型设施，预计将于2026年完工。Fourth 的上市时间将远远落后于 Antora，后者已经在生产热塑性硫化电池，预计到 2025 年将有热电池设施投入商业运营。