一排排装满了化学原料的巨大水箱,储存着来自大型太阳能和风力发电场的能源,为整个城市提供电力:未来这种景象将会非常常见。
电池将为储能提供动力,但它们不一定都是锂离子电池。液流电池在未来的可再生能源世界中占有一席之地。
什么是液流电池?它们是由两个相连的容器组成的系统,都含有电解质液体:一个带有带正电的阴极,另一个带有带负电的阳极,就像锂离子电池一样。电从一种电解质液体通过两个容器之间的薄膜传递到另一种电解质液体。
液流电池的使用寿命更长,因为从一个电池到另一个电池的电流不会使薄膜退化,并且可以锂离子电池一样充电。真流电池也被称为氧化还原液流电池,这是根据它们所利用的两个反应:还原,即电子的获得,和氧化,即电子从电解质液体流失到电解质液体。
氧化还原液流电池的主要问题是需要依赖赖于钒这种昂贵的材料。但随着电池领域的不断创新,出现突破性进展只是时间问题。南加州大学的科学家们已经开发出一种使用廉价、可持续材料的液流电池。
USC团队使用的是一种硫酸铁溶液和一种名为蒽醌二磺酸(简称AQDS)的化合物溶液。硫酸铁是一种既便宜又容易获得的矿业废料。该研究的合著者Surya Prakash表示:“这种溶液可以用任何碳基原料制造,包括二氧化碳在内”。
没有什么比使用由二氧化碳制成的电解液的电池更好的了,特别是如果这种电池的制造成本很低,而且比锂离子电池这个竞争对手寿命更长。使用寿命的长短非常重要。如果世界真的要发展可再生能源,我们就需要持久的储能系统来提供可靠的电力。锂离子电池并不是特别耐用。根据该作者的观点:新的氧化还原液流电池将具备更长的使用寿命。
“到目前为止,还没有经济上可行的、环保的、可持续25年的储能解决方案,”该研究的主要作者、化学教授Sri Narayan说。“锂离子电池使用寿命不长,而钒基电池使用昂贵、相对有毒的材料,限制了大规模使用。我们的系统将为这一难题找到最佳答案。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。”
为了应对可再生能源发电能力的增长和一些经济体对可再生能源的彻底转变的计划,人们似乎在推动开发传说中的的二代液流电池。
液流电池似乎更容易用于大规模的公用事业级储能项目,这些开发人员现在专注于廉价和丰富的材料,如含铁化合物,以及环保,无腐蚀性的解决方案。听起来液流电池可以给我们带来可再生能源的终极目标:可靠、长期。