新的流动电池可以帮助释放可再生能源

南加州大学的科学家开发了一种新电池，可以解决限制可再生能源广泛使用的电力存储问题。

这项技术是对一项已知设计的新诠释，该设计将电能储存在溶液中，对电子进行分类，并在需要时释放电能。所谓的氧化还原流动电池已经出现了一段时间了，但是南加州大学的研究人员已经基于低成本和现成的材料制造出了一个更好的版本。

“我们已经演示了一个便宜的、长寿命、安全、环保的电池有吸引力来存储能量流动从太阳能和风能系统在大规模“Sri Narayan说南加利福尼亚文理学院的化学教授字母,艺术与科学,研究报告的主要作者和南加州大学的物料间烃研究所主任。

这项研究发表在《电化学学会杂志》上。

大规模的可再生能源储存可能成为现实

能源储存是可再生能源的一大障碍，因为当风力涡轮机旋转或阳光照射太阳能电池板时，电力需求并不总是一致的。寻找可行的存储方案面临着多重挑战，这也是南加州大学的科学家们试图解决的问题。

当可再生能源充足时，氧化还原流动电池将其储存在液体溶液中，并在需要时释放电力。(南加州大学图形/ K Selnick)

他们专注于氧化还原流动电池，因为它是经过验证的技术，并且已经在有限的应用中得到了应用。它利用液体来储存电化学能量，通过还原和氧化来对电子进行分类和重组，然后根据需要释放它们来发电。

南加州大学的科学家们实现的关键创新涉及使用不同的液体:一种硫酸铁溶液和一种酸。硫酸铁是采矿业的废弃物;它是丰富的和便宜的。蒽醌二磺酸(AQDS)是一种有机材料，由于其稳定性、溶解性和储能潜力，已在一些氧化还原流动电池中得到应用。

虽然这两种化合物各自都很有名，但这是它们首次被结合在一起，证明它们具有大规模储能的潜力。在南加州大学实验室的测试证明，这种电池相对于竞争对手有很大的优势。

例如，硫酸铁既便宜又丰富——一毛钱可以买到2.2磅——而大规模生产每磅aqd的成本约为1.60美元。按照这个价格，南加州大学科学家开发的这种电池的材料成本为每千瓦时66美元。如果大规模生产，电力的成本还不到使用钒的氧化还原电池的一半，钒更昂贵，毒性更强。

在南加州大学的测试中，研究人员还发现，与竞争对手的技术不同，铁- aqds电池可以循环或充电数百次，几乎不损失电力。储能系统的耐久性对于大规模使用非常重要。

“所开发的材料是高度可持续的，”该研究的作者之一、洛克研究所(Loker Institute)的主任Surya Prakash说，他与Narayan合作开发了新的有机醌。“aqd可以用任何碳基原料制造，包括二氧化碳。铁是地球上丰富的无毒元素。”

与锂离子电池存储相比，这项技术也有优势。消费电子产品和由锂离子电池驱动的电动汽车的普及，造成了锂元素的短缺，从而推高了成本。该研究称，反过来，这些经济因素使得其他更便宜的能源存储选择更具吸引力。此外，锂离子电池由于充电的原因不能持续很长时间，大多数给手机和笔记本电脑充电的人都知道这一点。

“铁- aqds流动电池系统在同时满足大规模能源存储的成本、耐久性和可扩展性的苛刻要求方面具有良好的前景，”研究说。

由于能源储存的限制，可再生能源的使用日益增加，但也受到限制。目前，仅存20%的太阳能和风能就需要7000千兆瓦时的储备容量。10亿瓦特每小时的电力足够70万户家庭使用一小时。

纳拉扬说:“到目前为止，还没有一种经济可行、环保的能源储存方法可以持续使用25年。”“锂离子电池的寿命不长，而钒基电池使用昂贵的、相对有毒的材料，这限制了大规模使用。我们的系统就是这一挑战的答案。我们预计这些电池将用于住宅、商业和工业建筑，以获取可再生能源。”

研究作者包括来自南加州大学多恩西夫文理学院洛克碳氢化合物研究所的Sri Narayan, Bo Yang, Advaith Murali, Archith Nirmalchandar, inie Jayathilake和G. K. Surya Prakash。

这项研究的资金来自ARPA-E (#DE-AR0000337)， USC Loker碳氢化合物研究所和USC Dornsife的化学系。

作者Narayan和G.K. Surya Prakash是一家从南加州大学获得氧化还原流动电池技术许可的初创公司的负责人。

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