美國研發低成本氧化還原液流電池 或提高可再生能源使用率
時間:2020-05-16 12:29來源:蓋世汽車 作者:余秋云
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（圖片來源：南加州大學）
據外媒報道，美國南加州大學（USC）的科學家們研發了一種新電池，可以解決限制可再生能源得到廣泛應用的電力存儲問題。該項技術基于已知設計得到發展，能夠將電力存儲在溶液中，對電子進行分類，并在需要時釋放電能，名為氧化還原液流電池（redox flow batteries）。雖然此種電池存在已有一段時間，但是南加州大學的研究人員們利用低成本的現成材料打造了一款更好的氧化還原液流電池。
南加州大學洛克碳氫化合物研究所（Loker Hydrocarbon Research Institute）聯合主任、化學教授兼該研究的主要作者Sri Narayan表示：“我們展示了一款廉價、長壽命、安全且環保的液流電池，對于大規模存儲太陽能和風能的系統而言，非常具有吸引力。”
對于可再生能源而言，能源存儲是一個很大的障礙，因為當風力渦輪機旋轉或陽光照射到太陽能電池板時，并不會總是同時產生電力需求。尋找可行的儲能解決方案也面臨著多重挑戰，因此南加州大學的科學家們正試圖解決該問題。
科學家們專注于氧化還原液流電池的原因在于該技術已經成熟，而且目前已經應用于有限的應用中。該電池利用液體存儲電化學能量，通過還原和氧化對電子進行分類和重組，并在需要時釋放電子發電。
南加州大學的科學家們主要的創新在于采用了不同的液體：一種硫酸鐵溶液以及一種酸。硫酸鐵是采礦業的廢棄物，不僅供應充足且價格低廉。蒽醌二磺酸（AQDS）是一種有機材料，由于具備穩定性、溶解性以及儲能潛力，已經在一些氧化還原液流電池中得到應用。
雖然上述兩種化學物各自都為人所熟知，但是這是科學家們首次將其結合，以證明其具備大規模儲能的潛力。南加州大學實驗室的測試證明，與競品相比，此種電池具有很大的優勢。
例如，硫酸鐵不僅價格低且供應豐富（十分美金就可以買到約2.2磅），而且大規模生產AQDS的成本約為1.6美元/磅。按照該價格，南加州大學科學家研發的該款電池的材料成本約為66美元/千瓦時；如果實現大規模生產，將比利用釩制成的氧化還原電池的成本便宜一半，而釩不僅更貴，還有毒。
此外，南加州大學科學家們在測試中發現，與其他競爭性技術不同，鐵- AQDS電池可以重復充電數百次，而且不會損失電力。儲能系統具備耐久性對于實現大規模應用而言非常重要。
而且，與鋰離子電池相比，該技術的儲能優勢也更明顯。由于消費電子產品和電動汽車都采用鋰離子電池供電，而且此類產品普及率在提高，導致了鋰的稀缺，因而也推高了鋰離子電池的成本，因此更具經濟效益且更便宜的儲能選擇就會更具吸引力。此外，鋰離子電池的續航時間也不長，還需要充電。
雖然可再生能源的使用率正在增長，但是由于儲能方案的限制，導致使用率也受到了限制。目前僅存儲20%的太陽能和風能就需要700千兆瓦時的電力，而1千兆瓦時的電力足夠70萬戶家庭使用一小時。
Said Narayan表示：“迄今為止，還沒有經濟上可行、環保且可持續使用25年的能源存儲解決方案。鋰離子電池壽命不長，而釩電池會使用昂貴且有毒的材料，大規模使用被限制。我們的系統就能夠解決此類挑戰，而且預計此類電池可用于住宅、商業和工業建筑，以存儲可再生能源，為家庭、車輛、家用電器等供電。”
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