Pin oxy hóa khử CO2 Agora giành chiến thắng trong các cuộc thi Deeptech toàn cầu và có ROI 1 năm
Dòng pin oxy hóa khử dựa trên CO2 của Agora sẽ là công nghệ cốt lõi hỗ trợ chúng tôi bẻ cong Đường cong Keeling trở lại.
Agora Energy Technologies vừa giành được Giải thưởng Keeling Curve năm 2021 cho Nắm bắt & Ứng dụng, chia sẻ nó với một công ty khác trong năm nay. Đầu năm nay, họ đã giành giải nhất trong cuộc thi công nghệ chuyên sâu toàn cầu Hello Tomorrow trước 5.000 thí sinh đến từ 128 quốc gia. Công nghệ của Agora là một cuộc cách mạng và các giải thưởng rất xứng đáng. Họ đã nhận Giải thưởng Quỹ Doanh nhân Alibaba Châu Á vào năm 2020 và Giám đốc điều hành, Tiến sĩ Christina Gyenge, là một trong ba Nhà Nghiên cứu năm 2021 trong cuộc thi toàn cầu về khoa học và công nghệ Cartier Women’s Initiative. Do đó, họ đã có cuộc nói chuyện với các công ty công nghệ toàn cầu và đại sứ thương mại Canada tại Pháp và Hồng Kông cùng những người khác.
Vậy, công nghệ từng đoạt giải thưởng của họ là gì và điều gì tuyệt vời về nó? Đối với những người quan tâm đến lĩnh vực điện hóa, tôi khuyên bạn nên đọc bài báo đã được đánh giá về cách tiếp cận của họ, dòng pin oxy hóa khử carbon dioxide: Sự khử CO2 sinh học / xúc tác oxy hóa formate trên xúc tác nhị phân và bậc ba được xuất bản ngày 31 tháng 5 năm 2021 trên Tạp chí Power Sources (Hệ số tác động: 8,87 rất đáng nể vào năm 2021), nhưng nếu không, đây là mức thấp nhất.
Công nghệ của Agora là dòng pin oxy hóa khử. Công nghệ đó đã xuất hiện được một thời gian. NASA đã nghiên cứu chúng vào những năm 1970. Công trình đầu tiên được thành lập tại Đại học New South Wales, Úc vào năm 1984, sử dụng kim loại vanadi làm thành phần cốt lõi của chất điện phân. Các biến thể thương mại bắt đầu xuất hiện trong thập kỷ trước, tất cả đều sử dụng kim loại làm cơ sở cho chất điện phân của chúng. Bill Gates đã đầu tư vào một dự án dựa trên Sắt thông qua Breakthrough, và đó là một trong số ít các khoản đầu tư của ông ấy vào các giải pháp khí hậu mà tôi cho là một lựa chọn phù hợp.
Dòng pin oxy hóa khử phù hợp ở đâu? Tôi có một ý kiến, đã nghiên cứu sâu về lưu trữ năng lượng trong vài năm qua, bao gồm một loạt bài về thủy điện lưu trữ vòng kín và xem xét tương lai pin lithium-ion với một nghiên cứu sinh tiến sĩ Mark Z. Jacobson của Stanford, cũng như trao đổi trực tiếp với Giáo sư Jacobson về vấn đề lưu trữ. Theo ý kiến của tôi, lithium-ion trong các hóa thân khác nhau của nó sẽ giải quyết rất nhiều yêu cầu về quản lý nhu cầu từ 4-8 giờ và cân bằng lưới điện phụ trợ, bao gồm một số vấn đề về đường cong vịt. Pin oxy hóa khử sẽ cạnh tranh một chút về khả năng lưu trữ trong cùng một ngày, tùy thuộc vào công nghệ và kéo dài thời gian sử dụng từ 1-3 ngày hoặc thậm chí lâu hơn đến vài tuần. Tích trữ thủy điện vòng kín hầu hết sẽ được tiếp nhận sau 2-3 ngày và kéo dài đến lưu trữ 2-3 tuần. Cần ít dung lượng hơn nhiều so với nhiều người khẳng định, nhưng vẫn cần một lượng lớn dung lượng lưu trữ và các giải pháp sẽ chồng chéo lên nhau. Nói cách khác, pin dòng oxy hóa khử sẽ chiếm một phần lớn trong thị trường.
Pin Lithium-ion được giới hạn lưu trữ trong thời gian ngắn vì các thuộc tính năng lượng và công suất của chúng thay đổi theo quy mô đồng đều. Theo định nghĩa, pin lithium-ion có thể lưu trữ càng nhiều MWh thì càng cung cấp nhiều MW. Có một số thủ thuật bạn có thể thực hiện với điều đó, nhưng hiệu quả là bạn đã đến mức không cần nhiều MW cùng một lúc, vì vậy lithium-ion khá là nặng nề trong hệ thống. Theo ước tính của tôi, sẽ tốt cho việc quản lý nhu cầu với 20 TWh pin lithium ion trong xe điện ở Hoa Kỳ vào năm 2050, nhưng điều đó sẽ không giúp ích nhiều cho việc lưu trữ ngày hôm sau hoặc tuần tới.
Pin oxy hóa khử tránh được điều này. Họ sử dụng các thùng lớn hóa chất tách biệt với các bit để biến đổi một loại hóa chất này thành một loại hóa chất khác, lưu trữ năng lượng hoặc biến đổi nó trở lại hoặc thành một thứ khác, giải phóng năng lượng. Điều đó phân tách các thuộc tính công suất và năng lượng của pin. Bạn có thể tăng quy mô lưu trữ MWh của pin bao nhiêu tùy thích, trong khi vẫn duy trì cùng một MW công suất điện. Họ chia sẻ lợi ích đó với thủy điện tích trữ có vòng bơm kín, nhưng không cần thiết phải đặt các đường hầm có đường kính 30 feet xuyên qua hàng dặm đá.
Hãy coi nó giống như một động cơ ô tô và một bình xăng. Bình xăng là nơi lưu trữ năng lượng và quyết định bạn có thể lái xe trong bao lâu. Động cơ cung cấp mã lực, cho biết bạn có thể làm được bao nhiêu công việc. Năng lượng là MWh. Mã lực là MW. Pin Lithium-ion đặt cả hai trong một gói duy nhất và để có thêm năng lượng, bạn phải bổ sung rất nhiều cả năng lượng và công suất, có nghĩa là bạn sẽ luôn có quá nhiều công suất. Nhưng dòng pin oxy hóa khử tách biệt bình xăng và động cơ, giống như trên xe hơi. Điều đó có nghĩa là bạn có thể nhận được bao nhiêu năng lượng cần thiết, chỉ với lượng công suất bạn cần. Và bởi vì chúng đứng yên, bạn có thể làm cho bình xăng lớn như bạn muốn.
Không phải tất cả Pin oxy hóa khử được tạo ra đều bằng nhau
Hầu hết các công nghệ đã được cấp bằng sáng chế từ nhiều thập kỷ trước. Ngoại trừ Agora’s, tất cả đều sử dụng kim loại, thường là độc hại và thường là loại đắt tiền. Chúng có điểm yếu về mật độ năng lượng hoặc độ bền. Các kim loại được sử dụng cho chất điện phân và kim loại bán quý được sử dụng làm chất xúc tác khiến chúng tăng dung lượng. Nhiều công nghệ có những thách thức chưa được giải quyết. Chúng là pin, và đó là tất cả. Nhiều điều tốt, nhưng không đáng kinh ngạc. Và chúng tương đối đắt.
Sau đó là giải pháp của Agora. Đầu tiên, đội nhóm.
Những người đồng sáng lập là Christina Gyenge và Elod Gyenge, đều là Tiến sĩ. Christina là Giám đốc điều hành và ngoài bằng tiến sĩ kỹ thuật hóa học, cô đã thực hiện công việc sau tiến sĩ tại Stanford và làm việc đa ngành trong sinh học và các hệ thống sinh học, kỹ thuật hóa học và năng lượng. Elod là Chủ tịch của công ty và CSO cũng như là giáo sư kỹ thuật hóa học tại UBC. Ông là người đi đầu trong lĩnh vực nghiên cứu kỹ thuật điện hóa và đã được công nhận với nhiều giải thưởng và danh hiệu quốc tế. Elod có nhiều kinh nghiệm công nghiệp và đã hợp tác với các công ty Ballard và Fortune 500 về kỹ thuật hóa học xung quanh pin nhiên liệu và các công nghệ liên quan. Giám đốc R&D tại Agora là Tiến sĩ Pooya Hosseini-Benhangi. Pooya lấy bằng tiến sĩ tại UBC trong tập đoàn của Elod và cũng đã dành thời gian áp dụng điện hóa học vào chế biến khoáng sản vàng với tư cách là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ. Các cải tiến về dòng pin oxy hóa khử được bảo vệ bằng các bằng sáng chế trong các giai đoạn hoàn thiện khác nhau ở 52 quốc gia, với bằng sáng chế của Israel vừa được trao. Một số kỹ sư điện hóa và hóa học đã hoàn thiện hỗn hợp này.
Christina và Elod bắt đầu làm việc trong không gian này vào năm 2012. Họ có ba đổi mới chính là duy nhất theo tôi được biết.
Đầu tiên là họ đang sử dụng CO2 ở dạng khí trong giai đoạn sạc trong dòng pin oxy hóa khử hỗn hợp khí-lỏng. Đảo ngược nó trong mô hình vòng kín lại tạo ra CO2, giải phóng năng lượng. Một ưu điểm chính của điều này là CO2 và các hóa chất khác rẻ, không độc hại và phổ biến, không giống như các chất điện phân kim loại của vanadi và các loại pin oxy hóa khử dựa trên kim loại khác. Cũng như nhiều lĩnh vực khác, rất khó để tìm ra các mô hình, và pin làm từ kim loại là một trong những mô hình khó khăn đó. Mô hình pin vòng kín không tiêu thụ CO2, nhưng CO2 rất rẻ tính theo tấn, $30- $100, làm cho tính kinh tế của phương pháp này tốt hơn so với pin làm từ kim loại, trong đó kim loại thường có giá hàng nghìn hoặc hàng chục nghìn đô la mỗi tấn. Công việc của họ về trao đổi khuếch tán khí CO2 rất tiên tiến, vượt trội so với hầu hết các công ty khác, và là một sự khác biệt lớn về kỹ thuật cũng như làm giá trị gia tăng mạnh mẽ.
Cái nhìn sâu sắc thứ hai là chất xúc tác của họ. Đó là một phần cốt lõi trong vốn tri thức của họ mà họ đang bảo vệ vì một lý do đơn giản. Chất xúc tác là một chất rẻ và phổ biến, vượt qua một thách thức khác đối với nhiều loại pin và pin nhiên liệu khác, thường sử dụng kim loại bán quý như bạch kim, thường dao động từ $30 – $60 mỗi gam. Mặc dù rất ít kim loại quý được sử dụng trên mỗi tế bào pin, nhưng khi bạn bắt đầu nhân lên với hàng nghìn tế bào, nó sẽ bắt đầu cộng lại nhanh chóng.
Nhưng cái lớn nhất theo tôi là mô hình vòng lặp mở. Một mô hình vòng kín biến đổi CO2 từ hóa học này sang hóa học khác, rồi ngược lại. Trong mô hình mạch hở khi năng lượng được chiết xuất, các hóa chất dựa trên CO2 được chuyển hóa thành cacbonat hoặc bicacbonat.
Tại sao điều đó lại quan trọng? Thứ nhất là cacbonat và bicacbonat là những ngành kinh doanh lớn. Đánh giá của tôi cho thấy một thị trường hàng năm trị giá 44 tỷ đô la cho các hóa chất mà công nghệ của Agora có thể sản xuất từ CO2 thải ra và điện sạch. Thứ hai là điều này thay thế quá trình Solvay. Tôi đã xem xét quy trình công nghiệp đó, cũng giống như tôi đã xem xét sản xuất xi măng, và cách tiếp cận của Agora sạch hơn rất nhiều nên điều đó thật khó chịu. Quy trình Solvay tạo ra 2,74 tấn CO2 mỗi tấn bicarbonat được tạo ra trong quy trình hóa học những năm 1870 liên quan đến amoniac, đun nóng bằng khí tự nhiên và làm lạnh theo các bước khác nhau. Nói cách khác, mỗi hộp baking soda bạn từng mua đều chứa 3 hộp CO2 vô hình theo khối lượng.
Trong quy trình của Agora, dòng điện được tạo ra có thể tái tạo với chi phí thấp hơn chạy vào ban đêm hoặc các thời điểm khác trong ngày khi nó rẻ, quy trình chạy ở nhiệt độ phòng và không có amoniac. Bạn có thể đưa công nghệ của Agora vào một tòa nhà công nghiệp nhẹ ở trung tâm thành phố và không ai nhận ra. Thứ ba là nó tiêu thụ CO2 thải ra, thay vì tạo ra nhiều CO2 như quy trình Solvay. Đây là một trong số ít các mô hình sử dụng carbon có ý nghĩa về tài chính và kỹ thuật, và phù hợp như một thành phần công nghiệp của tương lai. Tôi biết, tôi đã dành rất nhiều thời gian để đánh giá dấu chân CO2 của các quy trình công nghiệp và thu giữ carbon.
So sánh chi phí lưu trữ định mức chưa được cung cấp – $/kW.Năm
Nhưng sự kết hợp mới là chìa khóa. Đó là một cục pin. Đưa điện tái tạo vào đó và lấy lại điện sạch. Rất nhiều công nghệ làm được điều đó. Tuy nhiên, công nghệ của Agora có mật độ năng lượng tuyệt vời và độ bền cao. Nó có thể lưu trữ rất nhiều điện cho khối lượng và chu kỳ nó rất nhiều lần. Sử dụng CO2 thay vì kim loại làm cho nó rẻ hơn rất nhiều. Và chất xúc tác của chúng rẻ do hóa học làm cho nó thậm chí còn rẻ hơn.
Những yếu tố cơ bản đó làm cho nó rẻ hơn hầu hết các hình thức lưu trữ tự động khác. Rẻ hơn để xây dựng. Rẻ hơn để vận hành. Chi phí lưu trữ thấp hơn. Agora đã thực hiện bốn nghiên cứu điển hình về tài chính với LafargeHolcim về công nghệ áp dụng cho việc cân bằng lưới điện năng lượng gió và một nhà máy xi măng carbon thấp tích hợp trong tương lai, vì vậy các con số đã được kiểm tra nhiều lần.
Và khởi xướng là sản xuất cacbonat và bicacbonat. Nó tiêu thụ CO2 thải ra. Nó tạo ra các hóa chất hữu ích. Bicarbonat có trong rất nhiều thứ. Món ăn. Kem đánh răng. Thuốc kháng axit. Và chúng có giá trị từ $200 – $600 mỗi tấn, tùy thuộc vào chất hóa học và độ tinh khiết. Hãy tưởng tượng một pin sử dụng được lâu, ăn CO2 và tạo ra các hóa chất công nghiệp hữu ích. Đó là một công đôi việc.
Các biểu đồ so sánh công nghệ pin này là sớm và mang tính chỉ dẫn, dựa trên các con số vững chắc hoặc được xem xét nghiêm túc. Tôi đã tập hợp chúng lại với nhau dựa trên các cuộc thảo luận, nhưng chúng chưa được xác thực. Ruột của tôi nói với tôi rằng chúng gần đúng về quy mô, nhưng còn nhiều việc phải làm. Và nhiều hơn nữa các biến thể của các đánh giá để sản phẩm. Không có gì ngạc nhiên khi Hello Tomorrow, Nhóm Giải thưởng Đường cong Keeling và Sáng kiến Phụ nữ của Cartier đã chọn Agora. Tôi đã thấy điều này 20 tháng trước. Nhóm Agora đã thấy điều này gần một thập kỷ trước.
Tất nhiên, giải pháp của họ không phải là một thảm hoa hồng không gai.
CO2 được chuyển hóa thành axit trong quá trình chuyển vào môi trường lưu trữ, do đó cần phải cẩn thận khi xử lý. Bộ hóa chất bao gồm các biến thể brom. Trong khi brom là một nguyên tố vi lượng thiết yếu trong sinh học của con người, thì với dihydrogen monoxide quá nhiều sẽ gây chết người. Độc tính của brom là một mối quan tâm cần được quản lý. Các lựa chọn thay thế khác có vẻ kém hiệu quả hơn.
Các cấp độ sẵn sàng về công nghệ theo NASA
Hiện tại chúng đang ở mức hiệu quả trong phòng thí nghiệm. Mặc dù các dự báo chỉ ra rằng họ sẽ nhận được hơn 80% về dung lượng lưu trữ khứ hồi, nhưng điều này vẫn chưa được chứng minh. Chúng đang ở giai đoạn MVP hoặc cấp độ công nghệ bốn và cần phải xây dựng một nguyên mẫu có quy mô. Điều đó sẽ mất 2-3 năm và thêm vài triệu đô la nữa.
Họ không phải là một công ty sản xuất và phân phối hay một công ty hàng hóa hóa chất, mà là một công ty đổi mới kỹ thuật. Họ cần một đối tác sản xuất toàn cầu và một đối tác hàng hóa hóa chất. Các công ty như vậy đã gõ cửa rất nhiều trong vài năm qua, và nhiều hơn nữa với các giải thưởng khác nhau trong năm nay.
Dòng pin oxy hóa khử dựa trên CO2 của Agora sẽ là công nghệ cốt lõi hỗ trợ chúng tôi bẻ cong Đường cong Keeling trở lại. Hello Tomorrow.
Tiết lộ đầy đủ. Tôi có mối quan hệ chuyên nghiệp với Agora với tư cách là cố vấn chiến lược và quan sát viên của Hội đồng quản trị. Tôi đã thực hiện một phiên chiến lược ban đầu với Agora về công nghệ pin oxy hóa khử của họ vào cuối năm 2019 và bị thổi bay bởi những gì họ có trong tay, và vai trò chính thức của tôi với công ty bắt đầu vào đầu năm 2021. Tôi cam kết sẽ khách quan và trung thực như mọi khi, nhưng hãy lưu ý về mối quan hệ của tôi.
Theo Michael Barnard – Chiến lược gia trưởng của TFIE Strategy Inc, đồng sáng lập công nghệ phân phối, đồng thời là Cố vấn chiến lược và Giám sát viên hội đồng quản trị của Agora Energy Technologies.
Lithaco
Nguồn: CleanTechnica
Bài Viết Liên Quan
