新液流电池用有机物储存能量

《TechXplore》March 16, 2022

为了有效利用绿色能源，我们需要大规模的储能装置来提供稳定的电流。相比普通电池，液流电池通过液体的电化学变化来储存电能，就成为非常有吸引力的方式。大多数研发中的液流电池使用稀有金属而且价格昂贵，因此液流电池的普及受到掣肘。在三月8日出版的《Journal of the American Chemical Society》上的一篇文章中，荷兰格罗宁根大学（University of Groningen）的科研团队新开发了一种液流电池，解决了普通液流电池的这两个难题。

液流电池通过两个分隔开的液体，里面有化合物来储存电能，液体流过一个带有隔膜的电化学池，在隔膜上进行离子交换达到电能的储存及释放。液流电储存的能量可以很方便地通过增加储液罐的尺寸来放大。最近中国安装了一个液流电池作为绿色电能的储能设施，用来补偿绿色电能如风电和光电的间断性问题，这类液流电池基于80年代的技术，使用了金属钒作为储能载体。世界上只有几个钒矿，钒的价格非常昂贵，而且这类液流电池的隔膜也是特殊类型，增加了液流电池的成本。

格罗宁根大学的团队和荷兰埃因霍芬大学（University of Eindhoven）和丹麦技术大学（Technical University of Denmark）合作，设计了一种新型液流电池。这是一个对称的液流电池，两边储液罐里面的液体是一样的，储能的载体是有机分子而不再是金属元素。这个有机物被称为Blatter自由基，在一个氧化还原反应时既能接受电子又能给出电子，而且具本征稳定性。他们在一个液流电池上测试了这种化合物，在充放电275次后仍然稳定。现在团队继续实验，测试化合物上千次充放电的稳定性。这个有机化合物现在还不是大规模化工产品，但是其生产很容易被量产。使用这个化合物还有一个优势，就是即使有些化合物渗透了隔膜，引起两边不平衡，但是很容易通过改变电流的流向得以纠正。现在团队在开发一种水溶性的Blatter自由基，其他液流电池都使用水作溶剂，而且水不会燃烧。