財(cái)聯(lián)社上海1月15日訊（編輯 黃君芝）一直以來，清潔能源都是解決氣候變化的主要方案。然而，太陽能和風(fēng)能在為一個(gè)電網(wǎng)提供足夠的能量方面并不穩(wěn)定。鋰離子電池雖然可以儲(chǔ)存能量，但資源有限。

液流電池也是其中一種解決方案。目前常見的液流電池主要使用兩種化學(xué)液體，讓它們在離子交換膜上交換從而產(chǎn)生電流。但現(xiàn)有的技術(shù)成本超過200美元/千瓦時(shí)，對于實(shí)際應(yīng)用來說過于昂貴。

近期，美國佐治亞理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種更緊湊的液流電池配置，將電池的尺寸減小了75%，并相應(yīng)地降低了整個(gè)液流電池的成本。這項(xiàng)工作可能會(huì)徹底改變從大型商業(yè)建筑到住宅的供電方式。

據(jù)了解，傳統(tǒng)的液流電池需要笨重的流量分配器和墊圈，這會(huì)增加尺寸和成本。為了減少占地面積和成本，佐治亞理工學(xué)院的研究人員這次專注于提高流體電池的體積功率密度（W/L-of-cell）。

具體而言，他們轉(zhuǎn)向了化學(xué)分離中常用的一種結(jié)構(gòu)，即亞毫米的束狀微管（SBMT）膜，它是由一種被稱為中空纖維的纖維狀過濾膜制成。這種創(chuàng)新具有節(jié)省空間的設(shè)計(jì)，可以減輕離子通過的膜的壓力，而不需要額外的支撐基礎(chǔ)設(shè)施。

研究人員說：“我們對電池隔膜幾何形狀對液流電池性能的影響很感興趣。我們意識(shí)到中空纖維在分離膜上的優(yōu)勢，并開始在電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)這些優(yōu)勢?！?/p>

應(yīng)用這一概念，研究人員開發(fā)了這種SBMT，可將膜到膜的距離縮短近100倍。設(shè)計(jì)中的微管膜同時(shí)作為電解質(zhì)分配器，不需要大型支撐材料。捆綁的微管使電極和膜之間的距離更短，從而增加了體積功率密度。這種捆綁設(shè)計(jì)是最大化液流電池潛力的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)。

為了驗(yàn)證新電池配置，研究人員使用了四種不同的化學(xué)物質(zhì)：釩、溴化鋅、溴化醌和碘化鋅。他們發(fā)現(xiàn)，碘化鋅是能量密度最高的選擇，因此對住宅單元最有效。與鋰相比，碘化鋅具有許多優(yōu)勢：它的供應(yīng)鏈問題較少，還可以轉(zhuǎn)化為氧化鋅并溶于酸，使其更容易回收。

測試表明使用碘化鋅，電池可以運(yùn)行超過220小時(shí)，或在非高峰條件下循環(huán)2500次。他們的研究成果已于近期發(fā)表在了《美國國家科學(xué)院院刊》。

此外，研究人員已經(jīng)在致力于商業(yè)化，專注于開發(fā)具有釩等不同化學(xué)成分的電池，并擴(kuò)大其尺寸。他們指出，SBMT電池也可以應(yīng)用于不同的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，如電解質(zhì)和燃料電池。這項(xiàng)技術(shù)甚至可以在各種應(yīng)用中使用先進(jìn)的材料和不同的化學(xué)成分來加強(qiáng)。

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