液流电池技术取得突破:储存风能、太阳能将成为现实

来源:http://www.sciencedaily.com/re发布时间:2015-10-22 10:28:25

 德国耶拿大学的化学家成功研发了一款氧化还原液流电池(一种新型的大型电化学储能装置),能进行1000次的充电周期,可有效储存风能、太阳能等再生能源。同时这款电池以水和有机物为原料,相比于传统化学电池其造价将大幅度下降。研究人员称这项突破将带来可再生能源的一次革命。

液流电池技术取得突破:储存风能、太阳能将成为现实

Synthetic batteries for the energy revolution

Chemists present an innovative redox-flow battery based on organic polymers and water

Jena (Germany) Sun and wind are important sources of renewable energy, but they suffer from natural fluctuations: In stormy weather or bright sunshine electricity produced exceeds demand, wheras clouds or a lull in the wind inevitably cause a power shortage. For continuity in electricity supply and stable power grids, energy storage devices will become essential. So-called redox-flow batteries are the most promising technology to solve this problem. However, they still have one crucial disadvantage: They require expensive materials and aggressive acids.

A team of researchers at the Friedrich Schiller University Jena (FSU Jena), in the Center for Energy and Environmental Chemistry (CEEC Jena) and the JenaBatteries GmbH (a spin-off of the University Jena), made a decisive step towards a redox-flow battery which is simple to handle, safe and economical at the same time: They developed a system on the basis of organic polymers and a harmless saline solution. "What's new and innovative about our battery is that it can be produced at much less cost, while nearly reaching the capacity of traditional metal and acid containing systems," Dr. Martin Hager says. The scientists present their battery technology in the current edition of the scientific journal Nature.

In contrast to conventional batteries, the electrodes of a redox-flow battery are not made of solid materials (e.g., metals or metal salts) but they come in a dissolved form: The electrolyte solutions are stored in two tanks, which form the positive and negative terminal of the battery. With the help of pumps the polymer solutions are transferred to an electrochemical cell, in which the polymers are electrochemically reduced or oxidized, thereby charging or discharging the battery. To prevent the electrolytes from intermixing, the cell is divided into two compartments by a membrane. "In these systems the amount of energy stored as well as the power rating can be individually adjusted. Moreover, hardly any self-discharge occurs," Martin Hager explains.

Traditional redox-flow systems mostly use the heavy metal vanadium, dissolved in sulphuric acid as electrolyte. "This is not only extremely expensive, but the solution is highly corrosive, so that a specific membrane has to be used and the life-span of the battery is limited," Hager points out. In the redox-flow battery of the Jena scientists, on the other hand, novel synthetic materials are used: In their core structure they resemble Plexiglas and Styrofoam (polystyrene), but functional groups have been added enabling the material to accept or donate electrons. No aggressive acids are necessary anymore; the polymers rather 'swim' in an aqueous solution. "Thus we are able to use a simple and low-cost cellulose membrane and avoid poisonous and expensive materials," Tobias Janoschka, first author of the new study, explains. "This polymer-based redox-flow battery is ideally suited as energy storage for large wind farms and photovoltaic power stations," Prof. Dr. Ulrich S. Schubert says. He is chair for Organic and Macromolecular Chemistry at the FSU Jena and director of the CEEC Jena, a unique energy research center run in collaboration with the Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems Hermsdorf/Dresden (IKTS).

In first tests the redox-flow battery from Jena could withstand up to 10,000 charging cycles without losing a crucial amount of capacity. The energy density of the system presented in the study is ten watt-hours per liter. Yet, the scientists are already working on larger, more efficient systems. In addition to the fundamental research at the University, the chemists develop their system, within the framework of the start-up company JenaBatteries GmbH, towards marketable products.

 

责任编辑:solarbeyingying
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
通威太阳能取得异质结太阳电池性能测试方法专利来源:金融界 发布时间:2026-10-19 13:52:19

通威太阳能(成都)有限公司于2023年4月申请、近期获授权一项名为“异质结太阳电池的性能测试方法”的发明专利(专利号CN116435206B)。该专利聚焦于提升异质结太阳电池关键性能参数(如转换效率、开路电压等)的测量准确性与可重复性,旨在优化其研发与量产环节的检测流程。作为国内光伏龙头企业通威股份的核心子公司,该公司成立于2011年,注册资本54亿元,主营业务为光伏电池的研发、生产与销售。截至当前,企业累计拥有专利2111项,参与招投标416次,并持有大量商标及行政许可,体现出较强的技术积累与产业化能力。(198字)

比亚迪取得光伏组件及太阳能专利,提升了发电效率来源:金融界 发布时间:2026-10-10 10:18:26

比亚迪股份有限公司近日获得一项名为“一种光伏组件及太阳能”的实用新型专利(授权公告号CN224843691U),该专利于2025年7月提交申请。专利核心在于优化光伏组件的内部结构:通过将汇流条直接设置在层压件表面,并使其与层压件表面的焊丝实现电连接,从而提升电流汇集与传输效率。这一设计减少了传统布线对有效受光面积的占用,使电池片在层压件内可更紧凑、合理地布置,进而提高单位面积的光电转换效率。该技术属于光伏组件结构改进范畴,旨在增强太阳能发电系统的整体性能。

包头市:布局钙钛矿、叠层等新一代太阳能电池技术来源:包头市人民政府 发布时间:2026-09-11 08:49:42

包头市于9月8日发布《“十五五”时期推动清洁能源产业高质量发展行动方案》,旨在加快构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系,助力老工业基地绿色转型。方案提出到2030年实现新能源并网装机2400万千瓦、储能装机750万千瓦的发展目标,并围绕供给提升、储能扩容、风光制氢、传统能源清洁利用及生物质开发五大方向部署重点任务。在装备升级方面,强调做优晶硅光伏配套(如铝边框、多晶硅芯),同时前瞻性布局钙钛矿、叠层等新一代太阳能电池技术产业,推动技术迭代与本地化配套。此外,方案还系统规划了电网强化、氢能管网、充换电设施、创新平台建设及产业生态优化等支撑举措,突出以新质生产力引领清洁能源全产业链高质量发展。(199字)

云南省钙钛矿太阳能电池技术研发取得新进展来源:云南网 发布时间:2026-08-11 09:15:20

云南省昆明理工恒达科技与昆明理工大学黄惠教授团队在钙钛矿太阳能电池技术研发上取得重要进展。团队实现小面积单结器件认证效率27.16%,并完成有效面积661 cm²组件的小批量工艺验证;已稳定制备30 cm×30 cm组件,转化效率达22%,目标提升至24%以上。针对产业化中面积放大导致的效率衰减与薄膜均匀性等难题,团队构建产学研联合体,推行“基础研发+工程放大”双轨路径:材料层面首创体相与晶界缺陷协同抑制策略,不同带隙器件效率达24.12%–26.84%,1000小时运行后效率保持率94%;界面工程优化埋层并抑制非辐射复合,1200小时保持率96%;电极工艺采用银-铜合金共蒸镀及低温刷涂技术,降低贵金属用量,适配卷对卷量产。(199字)

突破31%!钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池新纪录:双界面工程助力效率与稳定性双丰收来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2026-08-06 08:36:09

本文报道了我国科研团队在钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池领域取得的重大突破:通过创新性提出“双界面载流子传输工程”(DICTE)策略,同步优化底部(空穴侧)与顶部(电子侧)界面,成功将小面积器件效率提升至31.09%(认证30.57%),大面积器件达28.85%,并显著增强长期稳定性——未封装器件在氮气环境中储存3576小时后效率保持94%,70°C热老化960小时后仍超90%,最大功率点跟踪756小时后保持91%。研究针对CIGS表面粗糙导致钙钛矿成膜不均、界面能级失配及缺陷复合等核心瓶颈,分别采用双层NiOₓ空穴传输层实现保形覆盖与高效空穴提取,以及EDADI/p-F-PEAI双分子协同钝化改善电子传输与能带匹配,系统解决了效率与稳定性难以兼顾的难题,为叠层光伏实用化提供了新路径。(199字)

北京大学材料科学与工程学院周欢萍团队在钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展来源:北京大学材料科学与工程学院 发布时间:2026-08-04 10:11:25

北京大学周欢萍团队针对钙钛矿太阳能电池因软晶格和低缺陷形成能导致的界面缺陷多、稳定性差等关键瓶颈,提出一种基于氩气/四氟化碳混合等离子体的表面工程新策略。该方法分两步实现原位界面重构:先以Ar等离子体物理刻蚀去除表面缺陷层,再利用CF₄等离子体产生的活性氟与未配位铅离子反应,构筑4–7纳米厚、连续致密且强键合的氟化铅钝化层。该钝化层显著降低界面缺陷密度(降幅约90%),提升载流子寿命与能级匹配,从而同步增强效率与稳定性。小面积电池效率达27.2%,100 cm²模组认证效率为23.5%;器件在高温、光照、紫外及循环老化等多条件下展现出优异长期稳定性。研究成果发表于《Science》。

钙钛矿—有机叠层太阳能电池研究取得新突破来源:人民日报 发布时间:2026-08-03 09:13:49

本文报道了中国科学院化学研究所李永舫院士与孟磊研究员团队在钙钛矿—有机叠层太阳能电池领域取得的重要进展。该团队成功研制出稳态光电转换效率达28.04%的新型叠层器件,成果发表于《自然》期刊。此类电池由宽带隙钙钛矿子电池与窄带隙有机子电池串联构成,旨在拓宽光谱响应、突破单结电池的理论效率极限。针对长期制约其性能的宽带隙钙钛矿前电池电压损失大、光照下易发生相分离及稳定性差等关键问题,研究团队提出“全阶段调控”策略,通过引入可光转换的添加剂分子,优化钙钛矿组分混合均匀性,并增强其与表面的结合力,从而显著抑制相分离、提升电压输出与运行稳定性。

天合光能取得太阳能电池片主栅结构相关专利,该主栅结构用于传导太阳能电池板电流来源:新浪证券 发布时间:2026-07-30 09:48:47

天合光能股份有限公司于2022年7月8日申请了一项名为“太阳能电池片的主栅结构”的外观设计专利,国家知识产权局于2026年7月24日予以授权并公告(授权公告号CN310112504S)。该专利聚焦于太阳能电池片中用于传导电流的主栅结构,核心设计要点体现在三种不同方案(设计1至设计3)中栅线单元的几何形状及其排列组合方式,其中设计1被指定为基本设计。专利产品属薄型结构,因此省略了后视图、左右视图、俯视图、仰视图及立体图。该外观设计旨在优化主栅的视觉形态与布局特征,服务于光伏组件中电流收集与导出的功能需求。

撤场!能源巨头出售该国风能和太阳能业务来源:金融时报 发布时间:2026-07-20 08:42:41

壳牌公司宣布以18亿美元将其印度风能和太阳能业务Sprng Energy出售给阿迪亚·比尔拉可再生能源公司,此举是其全球战略调整的一部分。在新任CEO瓦埃尔·萨旺领导下,壳牌正收缩可再生能源资产投资,转向更注重短期盈利与股东回报的业务模式,包括灵活发电(如燃气电厂)、储能及数字技术等高交易价值领域。Sprng Energy拥有3.3吉瓦已运营及1.7吉瓦合同在建的风光装机容量,是印度重要但非最大的可再生能源开发商。此次出售与壳牌同步推进的全球海上风电项目剥离计划相呼应,也标志着其早年“成为全球最大电力公司之一”的雄心有所退却。交易尚待监管批准,预计2024年底完成。

MSWay与Halocell Energy签署合作备忘录,联合攻关柔性钙钛矿太阳能电池技术来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-07-15 08:54:14

MSWay与Halocell Energy近日签署合作备忘录,双方将联合推进柔性钙钛矿太阳能电池的产业化。MSWay将为其提供自主研发的柔性透明电极(FTE)材料,该材料具备高透光率、优异导电性与强机械柔韧性,是提升钙钛矿电池电荷收集效率、耐用性及整体性能的关键组件。这些FTE材料将被集成至Halocell Energy基于卷对卷(R2R)工艺的可打印钙钛矿太阳能电池生产流程中,以加速轻质、高效柔性光伏产品的规模化制造。此次合作旨在开发面向高价值及新兴应用场景的灵活太阳能解决方案,既是MSWay拓展国际技术联盟的重要举措,也为其柔性电极技术进入全球下一代太阳能市场奠定基础。双方将持续协作,推动柔性光伏技术商业化进程,助力可持续能源产业发展。(199字)

西南石油大学研发新型太阳能电池,光电转换效率突破极限来源:四川在线 发布时间:2026-07-09 09:45:18

西南石油大学光伏材料与技术科研团队成功研发新型硅基异质结叠层太阳能电池,光电转换效率达35%,显著突破单结晶硅电池29.4%的理论极限。该成果依托宽带隙钙钛矿顶电池与窄带隙晶硅异质结底电池的上下串联结构,实现对不同波长太阳光的分段高效吸收。关键技术如纳晶硅氧薄膜与铜互联工艺达国际领先水平,获中国可再生能源学会科技进步一等奖。团队同步推动成果转化:建成校内图书馆分布式光伏项目(累计发电51.88万度)、金阳中学光伏示范工程(年发电量预计17.07万度),并完成12项技术在通威太阳能等企业产业化应用,涵盖“技术研发—示范应用—产业落地”全链条。(199字)