新型高壓液流電池的研制

液流電池有助于大規(guī)模能量?jī)?chǔ)存，未來有望在可再生能源的備份利用上派上大用場(chǎng)，但目前仍有一些問題需要克服。好消息是，斯坦福大學(xué)的工程師們，剛剛打造了一種可在室溫下保持液態(tài)的金屬混合物，并將之用于一款新型液流電池——其特點(diǎn)是可擴(kuò)展、安全、高效、并且廉價(jià)。在液流電池中，陰極和陽極呈流體形式、并保持在外部罐體中，以便在需要時(shí)泵入主電池。在那里，兩種液體被膜隔開;當(dāng)充電或釋放能量的時(shí)候，即可選擇性地允許它們交換電子。

液流電池裝置有望成為未來大規(guī)模能量?jī)?chǔ)存的首選方案，但此前使用的化學(xué)品通常有毒、昂貴、且難以處理。為了設(shè)計(jì)新型液流電池，斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)使用了獨(dú)特的材料組合，以克服這些問題。

首先，用作電池負(fù)極的流體換成了鈉鉀合金。這種混合物在室溫下仍呈液態(tài)，理論能量密度可達(dá)到傳統(tǒng)方案的10倍。

而在電池的陽極，研究團(tuán)隊(duì)也測(cè)試了四種不同的水基液體。

鈉鉀合金是一種在室溫下呈液態(tài)的金屬，可用于高壓液流電池。

第二種新材料的運(yùn)用，藏身在電池內(nèi)部的膜中。研究團(tuán)隊(duì)使用了鉀和氧化鋁制成的陶瓷膜，在保持正負(fù)流體分離的同時(shí)、仍允許電流在它們之間流動(dòng)。

報(bào)道稱，新型電池陽極和膜的組合，產(chǎn)生的電壓是其它液流電池的兩倍——這意味著電池的能量密度可以更高、生產(chǎn)成本則更低。

團(tuán)隊(duì)開發(fā)的原型，已證明了數(shù)千小時(shí)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

研究配圖-1：電池原理與電壓介紹

論文合著者AntonioBaclig表示：新電池技術(shù)可滿足許多不同的性能指標(biāo)，通過進(jìn)一步的工作，我們有望實(shí)現(xiàn)成本、效率、尺寸、壽命、安全性等方面的均衡。

研究人員稱，將來團(tuán)隊(duì)可以嘗試調(diào)節(jié)膜的厚度、或者使用非水性液體作為電池的陽極。

研究配圖-2：鈉鉀-氧化鋁的穩(wěn)定性和相容性