新技術可降低液流電池成本，電能存儲有了新方案_風聞
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2019-11-11 17:33
編譯／雷鑫宇 審稿／阿淼 責編／張夢
可再生能源的存儲問題一直困擾着人類。美國能源部勞倫斯·伯克利國家實驗室的研究人員開發的電池薄膜技術，可能是一種妥善解決儲能問題的方案。
AquaPIM液流電池膜。
可再生能源的存儲問題一直困擾着人類。為了解決這個問題，工程師為電網設計了巨型電池：液流電池，它能夠將電能存儲在液體電解質中。然而到目前為止，電力公司都還沒有找到一種經濟、高效且可靠的液流電池，來為成千上萬的家庭提供長期、穩定的儲能、供能服務。
據techxplore.com網站近日報道，美國能源部勞倫斯·伯克利國家實驗室的研究人員開發的電池薄膜技術，可能是一種妥善解決儲能問題的方案。
研究人員以聚合物AquaPIMs為原料，開發了一種多功能、廉價電池膜。這種聚合物膜使長壽命、低成本柵極電池的製造具備了可行性。研究人員還開發了一個簡單的模型，可以用於分析不同電池薄膜對電池壽命的影響。這對液流電池技術的早期研發過程有巨大的推動作用。
伯克利實驗室的研究人員正在測試AquaPIM液流電池膜。
能量存儲研究聯合中心（JCESR）首席研究員、伯克利實驗室研究人員、項目負責人Brett Helms説：“基於AquaPIM的膜技術可以加速液流電池的市場開發。其他研究人員通過使用我們的技術和經驗模型，可以快速地評估電池組件的情況。這可以節約大量的時間和資源。”
大多數柵極電池使用的化學物質都是高鹼性的，而現在使用的先進電池膜（如氟化聚合物膜）卻是為酸性化學反應設計的。
Helms介紹説，電池膜的成本可以佔到電池總成本的15%~20%。論文第一作者、Helms實驗室研究人員Miranda Baran補充説：“由此可見，以高性能替代品替換氟化膜，是降低液流電池成本的有效方法。”
安裝了離子選擇性AquaPIM膜（米色）的液流電池示意圖。
Helms等在前期實驗中發現，經偕胺肟修飾的電池膜，能使離子在陽極和陰極之間快速移動。後來，他們還證實，AquaPIM膜在鹼性電解液中非常穩定。這種穩定性有效抑制了AquaPIM膜孔的坍塌，使其能維持導電性。
在評估AquaPIM膜性能時，研究人員開發了一個模型，建立了電池性能與膜性能的聯繫。在該模型的幫助下，研究人員無需製造出完整的電池設備，就能預測液流電池的壽命和效率。並且，新模型也可以用於其他電池化學物質和電池膜的研究。
Helms説：“一般來講，你需要等上幾周、甚至幾個月，才能弄清楚電池的壽命。而我們設計的模型，可以把時間縮短到幾個小時或幾天。”
研究人員下一步的計劃是將AquaPIM膜用於金屬-無機物和有機物-聚合物等類型的液流電池的化學反應。他們預測，AquaPIM膜與其他類型的鹼性鋅電池也有良好的兼容性。
期刊來源：《焦耳》
期刊編號：2542-4351
原文鏈接：
https://techxplore.com/news/2019-11-scientists-grid-batteries-renewable-energy.html
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