液流電池有助於大規模能量儲存, 未來有望在可再生能源的備份利用上派上大用場, 但目前仍有一些問題需要克服. 好消息是, 斯坦福大學的工程師們, 剛剛打造了一種可在室溫下保持液態的金屬混合物, 並將之用於一款新型液流電池 —— 其特點是可擴展, 安全, 高效, 並且廉價. 在液流電池中, 陰極和陽極呈流體形式, 並保持在外部罐體中, 以便在需要時泵入主電池. 在那裡, 兩種液體被膜隔開; 當充電或釋放能量的時候, 即可選擇性地允許它們交換電子.
左起為: 斯坦福大學博士生Geoff McConohy, Antonio Baclig, Andrey Poletayev (攝影/Mark Goled)
液流電池裝置有望成為未來大規模能量儲存的首選方案, 但此前使用的化學品通常有毒, 昂貴, 且難以處理. 為了設計新型液流電池, 斯坦福大學團隊使用了獨特的材料組合, 以克服這些問題.
首先, 用作電池負極的流體換成了鈉鉀合金. 這種混合物在室溫下仍呈液態, 理論能量密度可達到傳統方案的10倍.
而在電池的陽極, 研究團隊也測試了四種不同的水基液體.
鈉鉀合金是一種在室溫下呈液態的金屬, 可用於高壓液流電池.
第二種新材料的運用, 藏身在電池內部的膜中. 研究團隊使用了鉀和氧化鋁製成的陶瓷膜, 在保持正負流體分離的同時, 仍允許電流在它們之間流動.
報道稱, 新型電池陽極和膜的組合, 產生的電壓是其它液流電池的兩倍——這意味著電池的能量密度可以更高, 生產成本則更低.
團隊開發的原型, 已證明了數千小時的運行穩定性.
研究配圖-1: 電池原理與電壓介紹
論文合著者Antonio Baclig表示:
新電池技術可滿足許多不同的性能指標, 通過進一步的工作, 我們有望實現成本, 效率, 尺寸, 壽命, 安全性等方面的均衡.
研究人員稱, 將來團隊可以嘗試調節膜的厚度, 或者使用非水性液體作為電池的陽極.
研究配圖-2: 鈉鉀-氧化鋁的穩定性和相容性
有關這項研究的詳情, 已經發表在近日出版的《焦耳》 (Joule) 期刊上
