Credit:东京理工大学风能和太阳能发电的障碍之一是间歇性。在不利的环境条件下，一个有希望的替代方案是储氢系统，它利用水分解产生的氢来产生清洁的电力。然而，这些系统的效率很低，通常需要很大的尺寸来弥补。这反过来又导致复杂的热管理以及较低的能量和功率密度。在《能源杂志》发表的一项研究中，东京理工大学的研究人员现在提出了一种替代电能存储系统，该系统利用碳(C)代替氢作为能源。这个新系统被称为“碳/空气二次电池(CASB)”，由固体氧化物燃料和电解池(SOFC/ECs)组成，通过电解二氧化碳(CO2)产生的碳被空气氧化产生能量。SOFC/ECs可供应压缩的液化二氧化碳，以组成储能系统。
东京理工大学的相叶マナブ·伊哈拉教授解释说:“类似于电池，CASB利用可再生能源产生的能量将二氧化碳还原为碳。在随后的放电阶段，碳被氧化产生能量。”。
由于碳储存在固体氧化物燃料电池/电化学电池的有限空间中，CASB的能量密度受到其所能容纳的碳量的限制。尽管有这种限制，研究人员发现，与储氢系统相比，CASB具有更高的体积能量密度。
电池性能的另一个指标是充放电效率。为了评估这一指标，研究人员进行了充放电实验。他们观察到碳和二氧化碳之间的转化是由于“布杜阿尔德反应”，其特征是一氧化碳(一氧化碳)、二氧化碳和碳的混合物的氧化还原反应。具体地说，在充电阶段，碳通过电化学还原二氧化碳和通过布杜阿尔德分解还原一氧化碳沉积在电极上。在放电阶段，碳分别通过Boudouard气化反应和电化学氧化被氧化成一氧化碳和二氧化碳。研究人员发现，CASB利用碳发电取决于三种不同碳物种(碳、二氧化碳、一氧化碳)之间的平衡，也称为“布杜阿尔平衡”
CASB系统能够利用沉积在电极上的大部分碳来产生能量，显示出84%的高库仑效率，表明大部分储存的能量可以在放电阶段获得。此外，它显示出80毫瓦/平方厘米的高功率密度和38%的充放电效率，可维持10次充放电循环。这表明燃料电极没有发生退化。
伊哈拉教授说:“与储氢系统相比，CASB系统预计将具有更小的系统尺寸和更高的系统效率。他们的新系统可以为紧凑高效的碳储能系统奠定基础，该系统可以与可再生能源一起工作，实现无化石燃料的未来。
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