廉价储能时代即将开启？新设计使液流电池不再依赖稀有金属

财联社| 2022-03-18 16:15:40

财联社（上海，编辑黄君芝）讯，尽管目前的电池技术非常有用且令人印象深刻，但储存可再生能源以供电网使用的版本可能与今天的手机和电动汽车中的电池截然不同。一种有发展前景的技术则是液流或氧化还原液流电池，它将能量储存在罐内的液体中，并且随着能源需求的增加还可以扩大规模以满足能源需求。

由于可再生能源提供的能源本质上是间歇性的，将其用于电网规模的应用将需要大规模的存储解决方案。液流电池则是一个有吸引力的提议，因为这个问题可以通过将液体电解质储存在储罐中数月来解决，当液体通过两个储罐之间的特殊薄膜时，化学能被转化为电能。

然而，传统的设计使用一种稀有而昂贵的金属钒作为电解质溶液的基础，这引起了人们对其作为长期解决方案可行性的质疑。在这一领域工作的科学家们正越来越多地展示出更环保、更便宜替代品的潜力，从虾壳、盐水到蜡烛，他们都在寻找新的灵感。

荷兰格罗宁根大学（University of Groningen）的科学家们设想了一种不同的液流电池，它不仅用有机分子代替钒，而且采用了对称形式。液流电池中的两个槽通常盛放着不同成分的液体，但科学家们通过使用混合分子来实现对称设计的进展，这些混合分子能同时为两种液体服务，尽管这些很快就会损害其性能。

格罗宁根大学的分子无机化学副教授Edwin Otten表示，“这种方法的缺点是只有分子的一部分在两边被使用。并且在使用过程中，会出现随着时间推移而降解的活性自由基。这使得稳定性成为一个问题。”

因此，Otten和他的团队正在寻找一种分子，以解决上述问题。他们相信他们已经在所谓的布拉特自由基中找到了答案，这是一种具有内在稳定性的双极有机化合物。这种化合物在一个小型的电化学电池中被使用，在那里科学家们通过275个充放电周期证明了它的可行性。

“我们需要把它提高到数千个循环。制作一个具有良好稳定性的对称性液流电池是可能的。”研究人员补充说。这项研究成功已于近期发表在了《美国化学学会杂志》上。

研究人员指出，布拉特自由基分子的制造相对简单，所以扩大生产规模供工业使用是可能的，不过他们首先需要制造一种水溶性版本的自由基用于流动电池槽，然后需要进行更大规模的测试。

“关键的测试是看我们的化合物是否足够稳定，可以用于商业应用。”Otten说。