液流电池有助于大规模能量储存, 未来有望在可再生能源的备份利用上派上大用场, 但目前仍有一些问题需要克服. 好消息是, 斯坦福大学的工程师们, 刚刚打造了一种可在室温下保持液态的金属混合物, 并将之用于一款新型液流电池 —— 其特点是可扩展, 安全, 高效, 并且廉价. 在液流电池中, 阴极和阳极呈流体形式, 并保持在外部罐体中, 以便在需要时泵入主电池. 在那里, 两种液体被膜隔开; 当充电或释放能量的时候, 即可选择性地允许它们交换电子.
左起为: 斯坦福大学博士生Geoff McConohy, Antonio Baclig, Andrey Poletayev (摄影/Mark Goled)
液流电池装置有望成为未来大规模能量储存的首选方案, 但此前使用的化学品通常有毒, 昂贵, 且难以处理. 为了设计新型液流电池, 斯坦福大学团队使用了独特的材料组合, 以克服这些问题.
首先, 用作电池负极的流体换成了钠钾合金. 这种混合物在室温下仍呈液态, 理论能量密度可达到传统方案的10倍.
而在电池的阳极, 研究团队也测试了四种不同的水基液体.
钠钾合金是一种在室温下呈液态的金属, 可用于高压液流电池.
第二种新材料的运用, 藏身在电池内部的膜中. 研究团队使用了钾和氧化铝制成的陶瓷膜, 在保持正负流体分离的同时, 仍允许电流在它们之间流动.
报道称, 新型电池阳极和膜的组合, 产生的电压是其它液流电池的两倍——这意味着电池的能量密度可以更高, 生产成本则更低.
团队开发的原型, 已证明了数千小时的运行稳定性.
研究配图-1: 电池原理与电压介绍
论文合著者Antonio Baclig表示:
新电池技术可满足许多不同的性能指标, 通过进一步的工作, 我们有望实现成本, 效率, 尺寸, 寿命, 安全性等方面的均衡.
研究人员称, 将来团队可以尝试调节膜的厚度, 或者使用非水性液体作为电池的阳极.
研究配图-2: 钠钾-氧化铝的稳定性和相容性
有关这项研究的详情, 已经发表在近日出版的《焦耳》 (Joule) 期刊上
