中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：來(lái)自哈佛大學(xué)的 John A. Paulson 工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（SEAS）的研究人員研發(fā)出了一種新型液體電池，這種電池的電能儲(chǔ)存在溶解于中性 pH 溶液里的有機(jī)分子中。這種新型化學(xué)電池?zé)o毒、無(wú)腐蝕性，并且擁有相當(dāng)長(zhǎng)的使用壽命，還能顯著降低電池的生產(chǎn)成本。
該研究項(xiàng)目由 Michael Aziz——基因工程與材料和能源技術(shù)教授，以及 Roy Gordon——化學(xué)與材料科學(xué)教授共同領(lǐng)導(dǎo)，研究?jī)?nèi)容也刊登在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)能源刊物上。
液體電池的能量存儲(chǔ)在外置罐里的液體溶液中，這種罐的容積越大，電池所能存儲(chǔ)的能量就越多。液體電池所利用的能源是可再生資源或間歇性能源（如風(fēng)能和太陽(yáng)能）。但是目前的液體電池經(jīng)過(guò)多次充電/放電的循環(huán)后，存儲(chǔ)能量的能力就會(huì)大打折扣，必須要進(jìn)行定期維護(hù)電池的電解質(zhì)以保證存儲(chǔ)容量的穩(wěn)定。
這個(gè)哈佛團(tuán)隊(duì)改變了正電解質(zhì)溶液和負(fù)電解質(zhì)溶液中分子的結(jié)構(gòu)，并將其溶解于水中，設(shè)計(jì)出了這種「每 1000 次循環(huán)僅損失存儲(chǔ)容量百分之一」的液體電池。
Aziz 說(shuō)：「鋰電池經(jīng)過(guò) 1000 次充電/放電的循環(huán)過(guò)程后都不會(huì)有該液體電池這樣出色的表現(xiàn)?！?
Gordon 說(shuō)：「我們能夠?qū)㈦娊赓|(zhì)溶解在中性水中，這是一種持久的電池，你可以把它放在你的地下室里，如果它的液體灑在地板上也不必?fù)?dān)心，因?yàn)樗慕橘|(zhì)是無(wú)腐蝕性的，不會(huì)破壞混泥土結(jié)構(gòu)，你甚至可以找來(lái)更便宜的材料來(lái)構(gòu)建電池的組件，例如水槽和泵?！?
降低電池的制作成本是很有必要的。能源部（DOE）設(shè)定了一個(gè)目標(biāo)，即研發(fā)一種儲(chǔ)能電池使其消耗的費(fèi)用要少于 100 美元/千瓦時(shí)，而這一目標(biāo)也將使風(fēng)能和太陽(yáng)能與傳統(tǒng)發(fā)電廠產(chǎn)生的能源一較高下。
Aziz 說(shuō)：「如果你能接近這個(gè)成本目標(biāo)，你就能改變世界。如果把這種電池應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中，將為我們節(jié)省極大的成本。這項(xiàng)研究使我們距離實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)又更近了一步?！?
美國(guó)能源部電力處能源存儲(chǔ)研究主管 Imre Gyuk 說(shuō)：「這項(xiàng)關(guān)于水溶性有機(jī)電解質(zhì)的研究對(duì)于未來(lái)電池的發(fā)展具有重要意義，指明了發(fā)展方向與方式，不僅有效提高了電池的循環(huán)壽命，還大大降低了制作成本。我預(yù)計(jì)，高效又持久的液體電池將成為電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)?！?
博士后研究員以及此論文的第一作者 Eugene Beh 指出，設(shè)計(jì)這種液體電池的關(guān)鍵是要弄清為什么以前電池中的分子在中性溶液中會(huì)迅速降解，首先要明確負(fù)電解質(zhì)中的紫羅堿分子是如何分解的。Beh 改變了其分子結(jié)構(gòu)使其更具復(fù)原力。
接下來(lái)，該團(tuán)隊(duì)將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了二茂鐵——一種具有電化學(xué)性能的分子，并將其作為正電解質(zhì)。
Beh 說(shuō)：「二茂鐵非常適合儲(chǔ)存電荷，但完全不溶于水，它常與有機(jī)溶劑一起裝在其他電池里，但這種物質(zhì)具有易燃性并且價(jià)格昂貴?！?
與分析紫羅堿類似，該團(tuán)隊(duì)分析過(guò)二茂鐵分子的性質(zhì)后，將其不溶性分子轉(zhuǎn)變成可以進(jìn)行穩(wěn)定循環(huán)的高度可溶性分子。
Aziz 說(shuō)：「水溶性二茂鐵代表了用于液體電池的一種全新的分子類型。」
pH 中性溶液有助于降低分離電池離子選擇透過(guò)性膜的成本。目前大多數(shù)的液體電池都在使用一些非常昂貴的聚合物，目的是要承受住電池內(nèi)活躍性化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)。這些聚合物的費(fèi)用占到整個(gè)裝置總成本的三分之一。在膜的兩側(cè)上基本上都填充了鹽水，而那些昂貴的聚合物可以由廉價(jià)的烴代替。
這份研究報(bào)告由 Diana De Porcellinis、Rebecca Gracia 和 Kay Xia 共同執(zhí)筆。并得到了美國(guó)電力輸送部、能源應(yīng)用部以及美國(guó)能源部高級(jí)研究計(jì)劃署能源部的支持。
在哈佛的技術(shù)開發(fā)處（OTD）的幫助下，這幾位研究人員正在與幾家公司合作，擴(kuò)大自己的研發(fā)產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，將其運(yùn)用在工業(yè)技術(shù)中，并對(duì)選擇透過(guò)性膜和電解質(zhì)之間的相互反應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化。哈佛 OTD 已經(jīng)提交了一系列亟待批準(zhǔn)的關(guān)于液體電池技術(shù)創(chuàng)新的專利文件。
