哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院的科研人员近日研发出了一种新型
液流电池,使用的电解液无毒、无腐蚀性、酸碱度呈中性,寿命可以超过十年,论文发表在《美国化学学会·能源通讯》上。
液流电池的电能一般贮存在外部的储液罐中,罐越大,蓄电能力越强。电池正负极所装的电解液不同,其中的阴阳离子透过薄膜交换以实现电能的储存和释放。
对于风能、太阳能这种间歇性、不稳定的可再生能源,液流电池可以提供有效的存储方案。但现在的液流电池在多次充放电循环后,储存能力会下降,需要对电解质定期维护。而由于电解液的腐蚀性,开发和维护成本较高。
哈佛大学的研究人员改变了电解液的化学成分,把溶剂换成水,并使pH值呈中性,每充放电1000次储存能力只会损耗 1%,而一般的锂离子电池充放电 1000 次寿命即宣告走到尽头。
此外,因为电解液酸碱度呈中性,所以没有腐蚀性,电池其它部件也可以更换为更廉价的材料。目前大部分液流电池常采用聚合物防止腐蚀,费用占整个电池成本的三分之一。
研究团队的突破在于,改变了以往的电解质结构,让正极的二茂铁从不溶变成水溶,同时让负极的紫罗精在中性溶液中不会迅速分解。
研究人员正在与几家公司合作,准备将新技术向工业应用转化。哈佛大学已经提交液流电池技术改进的专利申请。
美国能源部日前设立了一个目标,要将可再生能源每千瓦时的储存成本降低到 100 美元以下,这样才能和传统电厂竞争。电池成本的降低,除了增加使用时长之外,其它的研究方向还有用纳米材料、石墨烯、有机材料等新材料提升储存能力,抗阻燃以降低维护成本,以及减少污染节约后期治污费用。
此外,科学家们将使用场景更为细分,不同场景用不同的电池技术,比如废水处理时同时用微生物发电,而体内的传感器或药泵则可以靠胃酸驱动等等。
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