一排排裝滿了化學(xué)原料的巨大水箱，儲(chǔ)存著來(lái)自大型太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的能源，為整個(gè)城市提供電力:未來(lái)這種景象將會(huì)非常常見(jiàn)。
電池將為儲(chǔ)能提供動(dòng)力，但它們不一定都是鋰離子電池。流電池在未來(lái)的可再生能源世界中占有一席之地。
什么是液流電池?它們是由兩個(gè)相連的容器組成的系統(tǒng)，都含有電解質(zhì)液體:一個(gè)帶有帶正電的陰極，另一個(gè)帶有帶負(fù)電的陽(yáng)極，就像鋰離子電池一樣。電從一種電解質(zhì)液體通過(guò)兩個(gè)容器之間的薄膜傳遞到另一種電解質(zhì)液體。
液流電池的使用壽命更長(zhǎng)，因?yàn)閺囊粋€(gè)電池到另一個(gè)電池的電流不會(huì)使薄膜退化，并且可以鋰離子電池一樣充電。真流電池也被稱為氧化還原液流電池，這是根據(jù)它們所利用的兩個(gè)反應(yīng):還原，即電子的獲得，和氧化，即電子從電解質(zhì)液體流失到電解質(zhì)液體。
氧化還原液流電池的主要問(wèn)題是需要依賴賴于釩這種昂貴的材料。但隨著電池領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)突破性進(jìn)展只是時(shí)間問(wèn)題。南加州大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種使用廉價(jià)、可持續(xù)材料的液流電池。
USC團(tuán)隊(duì)使用的是一種硫酸鐵溶液和一種名為蒽醌二磺酸(簡(jiǎn)稱AQDS)的化合物溶液。硫酸鐵是一種既便宜又容易獲得的礦業(yè)廢料。該研究的合著者Surya Prakash表示：“這種溶液可以用任何碳基原料制造，包括二氧化碳在內(nèi)”。
沒(méi)有什么比使用由二氧化碳制成的電解液的電池更好的了，特別是如果這種電池的制造成本很低，而且比鋰離子電池這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手壽命更長(zhǎng)。使用壽命的長(zhǎng)短非常重要。如果世界真的要發(fā)展可再生能源，我們就需要持久的儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)提供可靠的電力。鋰離子電池并不是特別耐用。根據(jù)該作者的觀點(diǎn)：新的氧化還原液流電池將具備更長(zhǎng)的使用壽命。
“到目前為止，還沒(méi)有經(jīng)濟(jì)上可行的、環(huán)保的、可持續(xù)25年的儲(chǔ)能解決方案，”該研究的主要作者、化學(xué)教授Sri Narayan說(shuō)?！颁囯x子電池使用壽命不長(zhǎng)，而釩基電池使用昂貴、相對(duì)有毒的材料，限制了大規(guī)模使用。我們的系統(tǒng)將為這一難題找到最佳答案。我們預(yù)計(jì)這些電池將用于住宅、商業(yè)和工業(yè)建筑，以獲取可再生能源。”
為了應(yīng)對(duì)可再生能源發(fā)電能力的增長(zhǎng)和一些經(jīng)濟(jì)體對(duì)可再生能源的徹底轉(zhuǎn)變的計(jì)劃，人們似乎在推動(dòng)開(kāi)發(fā)傳說(shuō)中的的二代液流電池。
液流電池似乎更容易用于大規(guī)模的公用事業(yè)級(jí)儲(chǔ)能項(xiàng)目，這些開(kāi)發(fā)人員現(xiàn)在專注于廉價(jià)和豐富的材料，如含鐵化合物，以及環(huán)保，無(wú)腐蝕性的解決方案。聽(tīng)起來(lái)液流電池可以給我們帶來(lái)可再生能源的終極目標(biāo):可靠、長(zhǎng)期。
已經(jīng)有預(yù)測(cè)稱，未來(lái)液流電池可能會(huì)取代鋰離子電池技術(shù)?！赌茉创鎯?chǔ)新聞》(Energy Storage News)援引商業(yè)情報(bào)公司IDTechEx最近的一份報(bào)告指出，迄今為止，液流電池的存儲(chǔ)容量約為70兆瓦/250毫瓦時(shí)，且都應(yīng)用在中、大型項(xiàng)目中。然而，得益于電池的快速響應(yīng)時(shí)間、可擴(kuò)展性，以及比鋰離子電池更容易回收利用，液流電池的應(yīng)用將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。
該報(bào)告證實(shí)了之前的預(yù)測(cè)，這一次來(lái)自Navigant的《儲(chǔ)能新聞》也報(bào)道了這一預(yù)測(cè)。該研究公司指出，盡管起步緩慢，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，液流電池正在逐漸取代鋰離子電池。也是時(shí)候了。液流電池技術(shù)已經(jīng)存在了幾十年，但由于液流電池必須要用到昂貴的釩，因此阻礙了它的大規(guī)模應(yīng)用。
這是一個(gè)好消息，因?yàn)楫?dāng)這場(chǎng)疫情結(jié)束之后，世界將恢復(fù)到正常軌道中，當(dāng)我們?cè)俅伍_(kāi)始談?wù)撎甲阚E時(shí)，儲(chǔ)能將在全球發(fā)揮巨大作用。如果要實(shí)現(xiàn)可再生能源的目標(biāo)，僅加州到2026年就需要高達(dá)1GW的儲(chǔ)能能力。儲(chǔ)能具備的低成本、可靠性、耐用性，以及非常重要的，所有組件的可回收性等一系列優(yōu)點(diǎn)將受到重視。
據(jù)IDTEchEx預(yù)計(jì)，氧化還原液流電池市場(chǎng)，包括昂貴的釩電池，在未來(lái)幾年將以每年30%的速度增長(zhǎng)。主流電池技術(shù)很可能正在發(fā)生更新?lián)Q代。這對(duì)于鋰離子電池研發(fā)者們來(lái)說(shuō)或是時(shí)代更迭的警醒標(biāo)志。
