隨著全球范圍內(nèi)的太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)越來(lái)越普遍，在無(wú)法發(fā)電時(shí)它們將需要能夠存儲(chǔ)電力的電池。哈佛大學(xué)的研究者最近就推出了一種很有前景電池原型。
哈佛大學(xué)的研究者研發(fā)出一種液流電池，可在液體容器中存儲(chǔ)電能，而且使用的都是無(wú)毒、無(wú)腐蝕性和非燃性的材料。
攝影：ELIZA GRINNELL，哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院撰文：Wendy Koch
如果你想擁有一座太陽(yáng)能供電的房子，沒有太陽(yáng)的日子最好能依靠不會(huì)著火的電池度過(guò)難關(guān)，哈佛大學(xué)的研究者可能給出了完美的解決方案。
在研發(fā)未來(lái)電池的競(jìng)賽中，哈佛大學(xué)的研究者率先亮出了獨(dú)特的方案。他們表示新研發(fā)的液流電池造價(jià)低廉，而且選用無(wú)毒、無(wú)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(jìn)步，為所有人使用提供了可能，”哈佛大學(xué)工程學(xué)教授、發(fā)表于《科學(xué)》雜志上的這篇研究的共同作者M(jìn)ichael Aziz說(shuō)道。這種電池沒有腐蝕性，非常安全，因此在商業(yè)領(lǐng)域和家庭范圍內(nèi)都適用，“我很樂(lè)意把這種電池放在家里用，”他補(bǔ)充道。
隨著氣候改變加劇，人類對(duì)清潔能源的需求也與日俱增，儲(chǔ)能技術(shù)便成了可再生能源的圣杯，過(guò)去5年來(lái)關(guān)于該技術(shù)的研究也開始取得進(jìn)展。原因很簡(jiǎn)單：太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)只能間歇性發(fā)電，當(dāng)沒有陽(yáng)光或風(fēng)的時(shí)候，就需要?jiǎng)佑脙?chǔ)存的能源。
20多年前，索尼公司研發(fā)出了用于個(gè)人電子產(chǎn)品的鋰離子電池，不過(guò)這種電池存在一定缺陷。這種電池造價(jià)昂貴，尤其是大型號(hào)的電池，而且易燃。鋰離子電池曾導(dǎo)致一些電動(dòng)汽車著火，成批運(yùn)輸?shù)匿囯x子電池甚至曾引燃運(yùn)輸飛機(jī)。
因此，研究者正在改進(jìn)鋰電池，同時(shí)尋求其替代品。一些研究者，如獲得美國(guó)能源部資助的哈佛大學(xué)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(tuán)隊(duì)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(chǔ)的電就越多。大部分此類電池都使用釩金屬，昂貴不說(shuō)還有腐蝕性。
去年，哈佛大學(xué)的科學(xué)家利用醌類有機(jī)分子制造了一個(gè)液流電池原型。盡管該電池性能良好，并授權(quán)給歐洲的一家公司生產(chǎn)，不過(guò)電池含有有毒的揮發(fā)性物質(zhì)溴。因此，今年團(tuán)隊(duì)對(duì)電池進(jìn)行了改進(jìn)，利用無(wú)毒、無(wú)腐蝕性的亞鐵氰化物代替了溴。
“因?yàn)橛星杌锏淖盅郏犉饋?lái)好像很不好的感覺，”在關(guān)于新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)大學(xué)發(fā)布會(huì)上，發(fā)現(xiàn)新配方的Michael Marshak說(shuō)道，那時(shí)他還是哈佛大學(xué)的博士后。“氰化物能致人死亡，是因?yàn)榭膳c人體內(nèi)的鐵緊密的結(jié)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(xué)波德分校化學(xué)系副教授的Marshak說(shuō)道，他還補(bǔ)充說(shuō)亞鐵氰化物現(xiàn)在常被用作食品添加劑和肥料。
“這項(xiàng)研究是突破性的，證明了有機(jī)分子可當(dāng)作活性成分，” 阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)能研究聯(lián)合中心的主任George Crabtree說(shuō)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(jī)分子領(lǐng)域的表面。”
另一位沒有參與該研究的電池專家也看到了其優(yōu)點(diǎn)。“這種電池的伸縮性強(qiáng)，非常安全，而且可能會(huì)很便宜，” 凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的工程學(xué)教授Robert Savinell說(shuō)道。他希望未來(lái)10年內(nèi)該電池能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，不過(guò)在此之前還需要進(jìn)行更多的測(cè)試。
Aziz對(duì)此表示認(rèn)可。“我們需要證明這些有機(jī)分子在成千上萬(wàn)次充電過(guò)程中不會(huì)分解，”針對(duì)研究團(tuán)隊(duì)沒有做長(zhǎng)時(shí)間的觀察研究他說(shuō)道。Aziz預(yù)計(jì)類似的測(cè)試會(huì)在未來(lái)一年中開展，不過(guò)哈佛大學(xué)很可能在未進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前就對(duì)該技術(shù)進(jìn)行授權(quán)。
“技術(shù)授權(quán)可能很快就會(huì)發(fā)生，”Aziz說(shuō)道，同時(shí)指出已經(jīng)有數(shù)家公司與他進(jìn)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(jí)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(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電量不斷增加，Aziz預(yù)計(jì)蓄能行業(yè)將會(huì)出現(xiàn)巨大競(jìng)爭(zhēng)。
不過(guò)考慮到巨大的潛在市場(chǎng)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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