新型氧化還原液流電池助力可再生能源存儲(chǔ)

為了給可再生能源找到更加合適的存儲(chǔ)方案，南加州大學(xué)（USC）的研究人員們，已經(jīng)開發(fā)出了一種新型氧化還原液流電池。其特點(diǎn)是基于廉價(jià)且易于獲得的材料制成，研究主要作者稱：“我們已經(jīng)展示了一種低成本、長(zhǎng)壽命、安全、且環(huán)保的液流電池，對(duì)于太陽(yáng)能和風(fēng)能的大規(guī)模存儲(chǔ)具有極大的吸引力”。

液流電池原理圖（來自：USC）

相比之下，盡管特斯拉已經(jīng)提供了基于鋰離子電池的可再生能源存儲(chǔ)系統(tǒng)，但其造價(jià)和維護(hù)成本并不便宜。

在所謂的氧化還原液流電池中，攜帶正負(fù)電荷的化學(xué)物質(zhì)分別儲(chǔ)存在不同的容器中。

對(duì)應(yīng)充放電的過程，這些物質(zhì)會(huì)被泵入泵出，然后在腔室中通過薄膜來交換離子。

此前，類似系統(tǒng)需要?jiǎng)佑冒嘿F、危險(xiǎn)、有毒、可溶于酸的釩和溴作為電解質(zhì)。但在 USC 的最新設(shè)計(jì)中，研究人員已經(jīng)通過有機(jī)或更環(huán)保的物質(zhì)進(jìn)行了替代。

據(jù)悉，USC 團(tuán)隊(duì)使用了來自采礦業(yè)廢品中的一種有機(jī)材料，可由包括二氧化碳在內(nèi)的碳基原料制成，且已應(yīng)用于其它氧化還原液流電池中。

測(cè)試期間，研究人員發(fā)現(xiàn)硫酸鐵溶液和蒽醌二磺酸（AQDS）電池可在數(shù)百次的充放電循環(huán)后，依然幾乎見不到任何性能上的損失。

此外與大規(guī)模使用釩的氧化還原液流電池相比，新型廉價(jià)材料還可節(jié)省大量的制造成本。研究一作 Sri Narayan 表示：

截至目前，能源儲(chǔ)存一直面臨著缺乏經(jīng)濟(jì)性、對(duì)生態(tài)環(huán)境不夠友好、以及難以持續(xù)使用長(zhǎng)達(dá) 25 年等問題。

比如鋰離子的使用壽命就相當(dāng)有限，釩基電池也因材料昂貴、有毒而限制了大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。

好消息是，USC 團(tuán)隊(duì)新研發(fā)的氧化還原液流電池系統(tǒng)，能夠作為應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)的一種優(yōu)秀解決方案，未來有望在住宅、商業(yè)和工業(yè)建筑等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《電化學(xué)學(xué)會(huì)期刊》（Journal of The Electrochemical Society）上。

原標(biāo)題為《A Durable, Inexpensive and Scalable Redox Flow Battery Based on Iron Sulfate and Anthraquinone Disulfonic Acid》。