隨著全球范圍內(nèi)的太陽能電池板和風力發(fā)電機越來越普遍，在無法發(fā)電時它們將需要能夠存儲電力的電池。哈佛大學的研究者最近就推出了一種很有前景電池原型。
哈佛大學的研究者研發(fā)出一種液流電池，可在液體容器中存儲電能，而且使用的都是無毒、無腐蝕性和非燃性的材料。
攝影：ELIZA GRINNELL，哈佛大學工程與應用科學學院撰文：Wendy Koch
如果你想擁有一座太陽能供電的房子，沒有太陽的日子最好能依靠不會著火的電池度過難關，哈佛大學的研究者可能給出了完美的解決方案。
在研發(fā)未來電池的競賽中，哈佛大學的研究者率先亮出了獨特的方案。他們表示新研發(fā)的液流電池造價低廉，而且選用無毒、無腐蝕性、非燃性的電池材料是他們的首創(chuàng)。
“這是電池的巨大進步，為所有人使用提供了可能，”哈佛大學工程學教授、發(fā)表于《科學》雜志上的這篇研究的共同作者Michael Aziz說道。這種電池沒有腐蝕性，非常安全，因此在商業(yè)領域和家庭范圍內(nèi)都適用，“我很樂意把這種電池放在家里用，”他補充道。
隨著氣候改變加劇，人類對清潔能源的需求也與日俱增，儲能技術便成了可再生能源的圣杯，過去5年來關于該技術的研究也開始取得進展。原因很簡單：太陽能電池板和風力發(fā)電機只能間歇性發(fā)電，當沒有陽光或風的時候，就需要動用儲存的能源。
20多年前，索尼公司研發(fā)出了用于個人電子產(chǎn)品的鋰離子電池，不過這種電池存在一定缺陷。這種電池造價昂貴，尤其是大型號的電池，而且易燃。鋰離子電池曾導致一些電動汽車著火，成批運輸?shù)匿囯x子電池甚至曾引燃運輸飛機。
因此，研究者正在改進鋰電池，同時尋求其替代品。一些研究者，如獲得美國能源部資助的哈佛大學研究者不僅在探索新的電池原料組合，還在嘗試納米材料。
Aziz的團隊一直在研究液流電池，與傳統(tǒng)的固體電池不同，這種電池在外部的液體容器中蓄電。液體容器越大，存儲的電就越多。大部分此類電池都使用釩金屬，昂貴不說還有腐蝕性。
去年，哈佛大學的科學家利用醌類有機分子制造了一個液流電池原型。盡管該電池性能良好，并授權給歐洲的一家公司生產(chǎn)，不過電池含有有毒的揮發(fā)性物質(zhì)溴。因此，今年團隊對電池進行了改進，利用無毒、無腐蝕性的亞鐵氰化物代替了溴。
“因為有氰化物的字眼，聽起來好像很不好的感覺，”在關于新發(fā)現(xiàn)的一個大學發(fā)布會上，發(fā)現(xiàn)新配方的Michael Marshak說道，那時他還是哈佛大學的博士后。“氰化物能致人死亡，是因為可與人體內(nèi)的鐵緊密的結合在一起。亞鐵氰化物是已經(jīng)與鐵化合的物質(zhì)，所以是安全的，”如今是科羅拉多大學波德分?；瘜W系副教授的Marshak說道，他還補充說亞鐵氰化物現(xiàn)在常被用作食品添加劑和肥料。
“這項研究是突破性的，證明了有機分子可當作活性成分，” 阿貢國家實驗室儲能研究聯(lián)合中心的主任George Crabtree說道。他表示該研究“值得注意且很有前景，”這種電池“剛觸及有機分子領域的表面?！?/p>
另一位沒有參與該研究的電池專家也看到了其優(yōu)點。“這種電池的伸縮性強，非常安全，而且可能會很便宜，” 凱斯西儲大學的工程學教授Robert Savinell說道。他希望未來10年內(nèi)該電池能實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，不過在此之前還需要進行更多的測試。
Aziz對此表示認可?！拔覀冃枰C明這些有機分子在成千上萬次充電過程中不會分解，”針對研究團隊沒有做長時間的觀察研究他說道。Aziz預計類似的測試會在未來一年中開展，不過哈佛大學很可能在未進行實驗之前就對該技術進行授權。
“技術授權可能很快就會發(fā)生，”Aziz說道，同時指出已經(jīng)有數(shù)家公司與他進行接觸。至于有多快，他表示取決于受讓方是剛起步的公司還是成熟的電池生產(chǎn)商。
其它一些人，如Elon Musk和其管理的特斯拉超級電池工廠，則急于大規(guī)模生產(chǎn)汽車用、家用以及商業(yè)用的電池。隨著太陽能和風能發(fā)電量不斷增加，Aziz預計蓄能行業(yè)將會出現(xiàn)巨大競爭。
不過考慮到巨大的潛在市場規(guī)模，他表示即使是最便宜電池的生產(chǎn)速度可能也趕不上需求產(chǎn)生的速度。
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