哈佛大學新型有機液流電池采用了長壽命的“圣經”分子
時間:2018-07-29 23:11來源:cnBeta.COM 作者:綜合報道
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據外媒報道，存儲可再生能源與產生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。盡管在完善技術方面存在很多障礙，但哈佛大學工程師團隊在過去幾年里一直在使用有機液流電池取得進展。現在該團隊已經測試了一種新的分子，這種分子可以實現到目前為止最持久、高效的有機液流電池。
液流電池由兩個液體電解質構成，儲存在外部罐中，并根據需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整它們的存儲容量和功率輸出。傳統上，這類電池的最佳結果來自溶解在酸中的釩和溴電解質，但這些化學品可能成本高昂且具有腐蝕性。釩的有機替代物以醌類化合物的形式被發現。
2014年，哈佛團隊開始嘗試使用10000多種醌類化合物，逐步確定哪些醌類效果最佳。之后，他們用亞鐵氰化物代替溴，并將酸轉換為堿性混合物，然后選擇利用修改過分子結構的有機維生素B2作為特別有用的醌類。最后，他們去年調整了中性水溶液的配方。
現在，研究人員已經改造了一種醌類，制造出一種能夠平衡壽命和性能的新型有機分子，創造了迄今為止的最持久，最高效的有機液流電池。這種關鍵成分被稱為“瑪士撒拉”分子，以《圣經》長壽族長的名字命名。
“在之前的工作中，我們已經展示了一種具有長壽命但低電壓的化學物質，這導致分子的低能量儲存及存儲定量能量的高成本，”該研究主要作者Michael Aziz表示。“現在，我們擁有第一個具有長期穩定性和超過一伏特的化學物質，這通常被認為是商業部署的門檻。我相信它是第一個滿足所有實際執行的技術標準要求的有機液流電池。”
在對該分子的測試中，“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%，并且可以充放電數萬次。“瑪士撒拉”也很容易溶解成弱堿性電解質。這有助于它儲存更多能量并降低材料的總成本，因為壁和膜不需要特別耐腐蝕。
“這項重要工作代表了低成本、長壽命液流電池的重大進步，”美國能源部儲能研究主任Imre Gyuk表示。“我們需要這樣的設備，以允許電網吸收越來越多的環保但可變的可再生發電。”
該研究發表在《焦耳》雜志上。
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