鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:842次 | 2021年11月02日
氧化還原液流電池邁出商業(yè)化一步
德國(guó)耶拿大學(xué)(FSUJena)能源與環(huán)境化學(xué)中心與該校附屬公司合作,以有機(jī)聚合物和無害鹽溶液為基礎(chǔ),開發(fā)出一種易于操作、安全經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng),向造出商業(yè)化的氧化還原液流電池邁出了關(guān)鍵一步。
太陽(yáng)能和風(fēng)能是重要的可再生能源,但它們天然不穩(wěn)定。要想持續(xù)供電,穩(wěn)定的電網(wǎng)、電能存儲(chǔ)設(shè)備必不可少。氧化還原液流電池在解決這一問題上最有前景,但其最大缺點(diǎn)是要昂貴的材料和腐蝕性酸。
與傳統(tǒng)電池不同,氧化還原液流電池的電極不是固體材料(如金屬或金屬鹽),而是一種溶液形式:電解質(zhì)溶液存儲(chǔ)在兩個(gè)箱中,作為電池的正負(fù)端。在泵的幫助下,聚合物溶液轉(zhuǎn)移到一種電化學(xué)電池中被還原或氧化,由此給電池充電或放電。為防止電解質(zhì)混合,電池用膜分成兩個(gè)部分。
耶拿大學(xué)有機(jī)與高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的馬丁·海格教授說,傳統(tǒng)的氧化還原液流系統(tǒng)大都使用重金屬釩,將其溶于硫酸作電解液,不僅極為昂貴,且有高度腐蝕性,須用一種特殊的膜處理,電池的壽命也是有限的。而新液流電池用了新的合成材料,其核心結(jié)構(gòu)就像有機(jī)玻璃和聚苯乙烯泡沫塑料,其中加入的功能分子團(tuán)讓材料能得失電子。
因不要腐蝕性酸,所以可用一種簡(jiǎn)單廉價(jià)的纖維膜,而不必用有毒、昂貴的材料。這種電池的成本很低,幾乎接近傳統(tǒng)的金屬和酸系統(tǒng)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
海格說,在這一系統(tǒng)中,儲(chǔ)電量和功率都能各自調(diào)整,幾乎不會(huì)出現(xiàn)任何自放電的情況。在第一次測(cè)試中,新型電池能經(jīng)受一萬次充電循環(huán),充電能力損失仍未超過閾值。這一系統(tǒng)的能量密度是10瓦時(shí)/升,目前研究人員正在開發(fā)更大、更高效的系統(tǒng)。
耶拿大學(xué)能源與環(huán)境化學(xué)中心主管烏爾里?!な娌卣f,將這種基于聚合物的氧化還原液流電池作為大型風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站的儲(chǔ)電設(shè)備,是非常理想的。
相關(guān)研究成果發(fā)表在最近出版的《自然》雜志上。