這款廉價電池可以支持綠色能源轉型 - 彭博社

Form Energy的鐵氧電池通過在電化學上推動一個生鏽反應向前和向後運行。

攝影師：Cayce Clifford for Bloomberg Green

當比利·伍德福德（Billy Woodford）和他的朋友們着手建造一種可以取代燃煤電廠的新型電池時，他們的突破性技術靈感來自於觀眾在足球場使用的一次性手暖袋。電池的關鍵成分：鐵鏽。

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伍德福德的初創公司Form Energy Inc.於2017年創立，設定了明確而雄 amb2c的目標。電池需要在白天吸收可再生能源，並在夜間釋放能量，在日落後和無風的日子繼續運行。鋰離子電池，就像電動汽車和智能手機中的那樣，可以運行，但沒有任何公用事業公司能夠負擔得起在電網上運行那種類型的電池超過幾個小時。公用事業公司需要一種便宜到可以部署100小時或更長時間的電池。在共同創立Form公司並擔任首席執行官的特斯拉公司前工作的馬特奧·哈拉米略（Mateo Jaramillo）説：“你幾乎可以讓任何電池在電網上運行任何持續時間。”（伍德福德是首席技術官。）“最終都歸結為成本。”

比利·伍德福德（Billy Woodford）是Form Energy的首席技術官，他從足球場觀眾使用的一次性手部保暖袋中獲得了電池技術的靈感。攝影師：M. Scott Brauer，彭博綠色電池是一種眾所周知的難以掌握的技術。將新材料的化學成分從實驗室引入商業應用平均需要15年的時間，這對於幫助美國實現2035年實現碳零排放的目標來説太長了。 到2035年實現碳零排放的目標。然而，伍德福德和他的團隊創造了創紀錄的速度：四年時間完成了第一個試點項目，七年時間完成了第一個商業部署。他們的過程從低成本材料開始，並從那裏進行迭代，這表明創新可以在有限的時間內實現全球氣候目標。

Form的五位聯合創始人，包括Yet-Ming Chiang、Ted Wiley和Marco Ferrara，開始時對材料進行了頭腦風暴，一旦提出就立即將大多數想法丟棄。一些建議已經商業化，比如使用釩等材料和大桶液體的流動電池。但是，一種可以持續100小時的電池只能依賴於廉價豐富的元素，最終的候選名單縮減到了鐵和硫。由於鐵是更容易處理的材料，所以鐵勝出。

“直接還原鐵”顆粒是Form電池技術中最低成本的金屬鐵形式。該公司將其用於在馬薩諸塞州薩默維爾實驗室中測試不同電池配置下的亞比鐵電極。攝影師：M. Scott Brauer，彭博綠色然後，伍德福德轉向一個不太可能的靈感來源：他在賓夕法尼亞州寒冷日子裏使用的一次性手熱器。擠壓這些裝滿晶體的小袋子開始了一種鐵的生鏽過程—它基本上是與氧氣反應形成氧化鐵—這個過程會被化學物質加速。這種反應以熱能的形式釋放能量。伍德福德和Form的科學家腦袋張，認為通過正確的設置，他們可以利用相同的反應釋放能量作為電子。

哈拉米洛並不信服。“我以為我會證明這個想法是錯誤的，”他説。“最好先證明這是一個糟糕的想法，而不是後來才發現。”

聽 與哈拉米洛和伍德福德的對話，當阿克沙特·拉蒂訪問Form的測試中心時。

但這個想法並不糟糕。經過數千次實驗，伍德福德對手熱器的押注成為了Form電池的核心。這家總部位於馬薩諸塞州薩默維爾的公司已經從比爾·蓋茨領導的突破能源風投公司籌集了近9億美元，並與喬治亞電力、大河能源和艾克斯爾能源等公司簽訂了合作伙伴關係。接下來是在西弗吉尼亞州建造一座價值7.6億美元的電池製造設施，該公司表示希望在2024年底前投入運營。

小型鐵氧電池正在不同條件下進行性能測試。一旦電池配置在這種測試環境中表現良好，就會按照更大比例重新制造以進行進一步測試。攝影師：M. Scott Brauer，彭博綠色促進發展電網儲能的激勵措施説服曼欽支持該法案的人之一

攝影師：Cayce Clifford（彭博綠色）目前，唯一能看到Form鐵電池突破的地方是加利福尼亞州伯克利的一個倉庫裏的測試中心。“如果你從外面觀看，這並不是高度娛樂性的事情——不完全是有魅力的大型動物，”賈拉米洛在走過一個小冰箱大小的塑料盒子時警告訪客。“但為了達到我們追求的成本目標，它不能看起來像什麼。”

在商業規模上，Form的電池將由許多這些塑料盒子組成，打包在集裝箱內，並停放在靠近輸電電纜的地方。如果你仔細觀察，就有可能看到一些動作：每個盒子裏都含有黑色液體氣泡，有點像可口可樂在一個巨大的牛奶容器中脱氣。你看到的是鐵生鏽的過程，也許這是Form使用的最不尋常的策略。從化學角度來看，塑料盒子中的過程是鐵與氧氣混合形成氧化鐵（更為人所熟知的是生鏽的鐵），同時產生電力。這個過程也是可逆的。再加入電力，就有可能將鐵分離出來，同時釋放氧氣。如果這個過程不可逆轉，那將是一個不斷生鏽鐵來發電的昂貴電池。

Form正在加利福尼亞的一個倉庫裏測試其全尺寸鐵電池突破。生鏽和脱鏽的過程看起來有點像可口可樂脱氣。攝影師：Cayce Clifford（彭博綠色）Form公司方法背後的化學反應相對簡單，但構建一個可以充放電數百次的電池並不簡單。例如，鏽並不是一個化學物質；它通常是鐵氧化物的混合物，將每種鐵氧化物轉化回鐵需要不同的條件。

不可避免地會發生一些不受歡迎的副反應。其中一種會產生氫氣，需要定期加水；另一種會吸收空氣中的二氧化碳，縮短電池的壽命。即使在實現商業規模之後，也不能保證Form公司的電池會完美運行或解決所有隨着電網向遠離化石燃料過渡而帶來的挑戰。在商業部署到期之前，該公司還有兩年時間來解決問題。

從一開始，Form公司的目標就是構建一種可以以每千瓦時20美元的價格與鋰離子電池一樣有效的東西。這一成就將使用100%可再生能源為電網供電變得負擔得起。儘管Form公司建造的第一個電池項目將比這更昂貴，但選擇鐵使得以大幅度擊敗鋰離子電池價格的目標變得可信，尤其是在需求驅動的鋰短缺進一步凸顯鐵的豐富性的情況下。公司建造的鐵空氣電池越多，每個電池就會變得更便宜。

“製造一個糟糕的鐵空氣電池相當容易，”Jaramillo説。“讓這種化學物質在其最高水平和最低成本下運行是非常困難的。”

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