中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：研究人員研發(fā)了一種‘universal descriptor’的物質(zhì)有助于電解液在氧化還原液流電池中的最佳使用。
研發(fā)人員開(kāi)發(fā)了一種叫做‘universal descriptor’的物質(zhì)，以幫助他們確定用于電網(wǎng)規(guī)模蓄電池優(yōu)化設(shè)計(jì)的新電解液。
圣路易斯華盛頓大學(xué)（Washington University in St. Louis）的團(tuán)隊(duì)研發(fā)技術(shù)，可以確定哪些材料適合用作有機(jī)氧化還原液流電池（ORFB）的電解液。這些類(lèi)型的電池是目前儲(chǔ)存可再生能源（例如，太陽(yáng)能）的最有效方式之一，可用于傳統(tǒng)電網(wǎng)。
氧化還原液流電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本通常比鋰離子電池低，因?yàn)樗鼈兪褂昧畠r(jià)的有機(jī)材料作為電池的陰極和陽(yáng)極。
Vijay Ramani是圣路易斯華盛頓大學(xué)麥凱維工程學(xué)院的著名大學(xué)教授，實(shí)驗(yàn)室的研究人員正在研究一種氧化還原液流儲(chǔ)存系統(tǒng)，該系統(tǒng)廣泛使用除草劑紫精（viologen）作為活性材料。Ramani實(shí)驗(yàn)室博士Kritika Sharma說(shuō)他們需要找到一種能夠?yàn)橄到y(tǒng)產(chǎn)生最佳反應(yīng)的電解液。
Kritika Sharma在新聞聲明中說(shuō)：“如果使用這種有機(jī)活性材料，需要決定的是我們應(yīng)該將其溶解在什么電解液中才可以使電池效能最大化?！?
通常要做到這點(diǎn)需要對(duì)各種材料進(jìn)行大量試驗(yàn)，這就意味著在反復(fù)試驗(yàn)中需要投入大量的時(shí)間和資源。
由BTMAP-Fc陰極電解質(zhì)和BTMAP-Vi陽(yáng)極電解質(zhì)組成的的有機(jī)氧化還原液流電池原理圖（包括陰離子交換膜分離器）。充電過(guò)程中的電子和離子流用實(shí)線表示，放電過(guò)程中的等效流用虛線表示。
簡(jiǎn)化流程
研究人員在《Proceedings of the National Academy of Sciences》論文摘要中寫(xiě)道：該研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種方法，利用Born方程式結(jié)合電解液成分計(jì)算溶劑重組能的方法，來(lái)預(yù)測(cè)電解液的設(shè)備性能，使該過(guò)程更快速、更省力。
研究人員在論文中還寫(xiě)道：‘universal descriptor’是通過(guò)電解液組成和pH值范圍內(nèi)的關(guān)鍵傳輸和動(dòng)力學(xué)特性相關(guān)而發(fā)現(xiàn)的，從而發(fā)現(xiàn)了電解質(zhì)鹽和溶劑之間的多組分相互作用。通過(guò)最少的實(shí)驗(yàn)次數(shù)就可以得到最初的高通量篩選電解液材料。
研究人員觀察了兩種活性物質(zhì)，其中包括二氯二茂鐵（ferrocene dichloride）陰極和四氯化丙基紫精（propyl viologen tetrachloride）陽(yáng)極，以及中性和酸性pH下的6種電解質(zhì)（硫酸、鹽酸、甲烷磺酸、硫酸鈉、氯化鈉和甲烷磺酸鈉）。
研究人員發(fā)現(xiàn)通過(guò)使用‘universal descriptor’的這些組合具有最互補(bǔ)的化學(xué)和電池性能特征，例如低放電極化和高開(kāi)路電壓。
德州大學(xué)圣安東尼奧分校（University of Texas at San Antonio）化學(xué)工程助理教授Shrihari Sankarasubramanian也參與這項(xiàng)研究，他曾表示與甲烷磺酸鹽（methane sulfonate）或氯化物抗衡離子（chloride counterions）的低pH電解液效果最好。
他在新聞聲明中說(shuō)：“我們能夠在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行一小時(shí)的實(shí)驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)這一點(diǎn)，而不需要幾天甚至幾周?！?
用于未來(lái)設(shè)計(jì)
研究人員表明對(duì)于使用‘universal descriptor’還需要完成更多的研究，到目前為止所有的結(jié)論都只是來(lái)自有限的組合。
Sharma博士表示：‘universal descriptor’可以被普遍化的，因?yàn)樵撐镔|(zhì)是基于活性物質(zhì)與電解液之間的，并與系統(tǒng)中動(dòng)力學(xué)和傳輸性能相關(guān)。這意味著‘universal descriptor’已經(jīng)可以用于預(yù)測(cè)有機(jī)活性物質(zhì)的最佳電解質(zhì)，從而更加高效的開(kāi)發(fā)新儲(chǔ)能技術(shù)。.
Sharma曾在新聞聲明中說(shuō)道：“當(dāng)間歇性太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電機(jī)占主導(dǎo)地位時(shí)，電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能需要一個(gè)更穩(wěn)定的電網(wǎng)。我們研發(fā)的‘universal descriptor’可以加速新儲(chǔ)存方案的開(kāi)發(fā)。”
中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì) 楊柳翻譯
