鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:896次 | 2020年08月06日
哈佛新型有機(jī)液流電池采用了長壽命的“圣經(jīng)”分子
據(jù)外媒報(bào)道,存儲(chǔ)可再生能源與出現(xiàn)可再生能源同樣重要,液流電池可能是最有希望的方法之一。盡管在完善技術(shù)方面存在很多障礙,但哈佛大學(xué)工程師團(tuán)隊(duì)在過去幾年里一直在使用有機(jī)液流電池取得進(jìn)展。
現(xiàn)在該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)測試了一種新的分子,這種分子可以實(shí)現(xiàn)到目前為止最持久、高效的有機(jī)液流電池。
液流電池由兩個(gè)液體電解質(zhì)構(gòu)成,儲(chǔ)存在外部罐中,并根據(jù)要通過管道輸送到電池中。在充電和放電期間,它們使電子來回穿過電池中的膜,并且可以通過分別改變罐和膜的尺寸來調(diào)整它們的存儲(chǔ)容量和功率輸出。傳統(tǒng)上,這類電池的最佳結(jié)果來自溶解在酸中的釩和溴電解質(zhì),但這些化學(xué)品可能成本高昂且具有腐蝕性。釩的有機(jī)替代物以醌類化合物的形式被發(fā)現(xiàn)。
2014年,哈佛團(tuán)隊(duì)開始嘗試使用10000多種醌類化合物,逐步確定什么醌類效果最佳。之后,他們用亞鐵氰化物代替溴,并將酸轉(zhuǎn)換為堿性混合物,然后選擇利用修改過分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)維生素B2作為特別有用的醌類。最后,他們?nèi)ツ暾{(diào)整了中性水溶液的配方。
現(xiàn)在,研究人員已經(jīng)改造了一種醌類,制造出一種能夠平衡壽命和性能的新型有機(jī)分子,創(chuàng)造了迄今為止的最持久,最高效的有機(jī)液流電池。這種關(guān)鍵成分被稱為“瑪士撒拉”分子,以《圣經(jīng)》長壽族長的名字命名。
“在之前的工作中,我們已經(jīng)展示了一種具有長壽命但低電壓的化學(xué)物質(zhì),這導(dǎo)致分子的低能量儲(chǔ)存及存儲(chǔ)定量能量的高成本,”該研究重要作者M(jìn)ichaelAziz表示?!艾F(xiàn)在,我們擁有第一個(gè)具有長期穩(wěn)定性和超過一伏特的化學(xué)物質(zhì),這通常被認(rèn)為是商業(yè)部署的門檻。我相信它是第一個(gè)滿足所有實(shí)際執(zhí)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的有機(jī)液流電池?!?/p>
在對(duì)該分子的測試中,“瑪士撒拉”分子每天的老化率低于0.01%,在每次充放電循環(huán)中引起的老化率低于0.001%。這意味著其每年的老化率不到3%,并且可以充放電數(shù)萬次?!艾斒咳隼币埠苋菀兹芙獬扇鯄A性電解質(zhì)。這有助于它儲(chǔ)存更多能量并降低材料的總成本,因?yàn)楸诤湍げ灰貏e耐腐蝕。
“這項(xiàng)重要工作代表了低成本、長壽命液流電池的重大進(jìn)步,”美國能源部儲(chǔ)能研究主任ImreGyuk表示?!拔覀円@樣的設(shè)備,以允許電網(wǎng)吸收越來越多的環(huán)保但可變的可再生發(fā)電?!?/p>