不斷增長的太陽能和風(fēng)能，目的是為了尋求廉價的電池能夠儲存大量的能量去年研究人員報告提前在一個潛在的廉價，蓄能電池。但它需要有毒和腐蝕性材料。現(xiàn)在，同樣的團(tuán)隊已經(jīng)改進(jìn)了其化學(xué)成分，去除有害成分——使未來推進(jìn)這種電池更便宜和方便。
新的設(shè)計是所謂的“流體電池”，通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于你的有序的鋰離子電池或鉛酸汽車電池。與傳統(tǒng)電池、液流電池電池組件組合在一起。相反，他們獨立的化學(xué)電源提供一個對液體稱為電極需要利用這電解質(zhì)——因此電極需要拍打種力量。這個設(shè)計很容易增加電池的儲能能力僅僅通過提高電解質(zhì)的量。
在“流動電池”的中心，有一堆像三明治一樣疊起的電極。這就是“電堆”，電極之間由離子交換膜分開。在充電或放電過程中，電解液流過電堆。在大多電池中，當(dāng)電池放電時，充滿了正電荷的電極吸收電解液分子中的電子，通過外部線路把電子輸送到另一極需要電子的電解液中。在失去電子的電解液中，陽離子穿過離子交換膜到達(dá)輸入電子的電解液，達(dá)到電荷平衡。當(dāng)電池放電時，電子、離子和電解液的流向與充電時相反。
去年，由哈佛材料學(xué)家Michael Aziz領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊制造了一種大儲能的流動電池。他們使用了醌類作為其中一種電解液。另一種電解液含有溴，一種能夠輕易腐蝕做電解液容器的鋼鐵和其他材料的劇毒物質(zhì)。這迫使來自哈佛的科學(xué)家們只能使用昂貴的、耐腐蝕的材料來盛放它。這種電池造價太高了，所以不適合用于大多電器。
為了不使用這么多的腐蝕性物質(zhì)，Aziz和他的團(tuán)隊試著使用其他化學(xué)反應(yīng)來儲能。大多電池使用的電解液不是酸性就是堿性。這些電解液可以高效地將電荷從一個電極帶到另一個電極——電池充電、放電反應(yīng)的核心原理。Aziz團(tuán)隊研發(fā)的前一代電池中，醌類物質(zhì)和溴都是溶解在酸性溶液中的。
哈佛的科研人員發(fā)現(xiàn)可能替換溴的物質(zhì)是亞鐵氰酸鹽類，它也能且善于攜帶電荷。盡管它的名字聽起來很可怕，但是實際上亞鐵氰酸鹽類是用于食品添加劑的。不僅無毒，它易溶解在堿性溶液中的。Aziz也對醌類物質(zhì)作出了改進(jìn)——他們用一組氫、氧原子來取代醌類物質(zhì)上的硫基，使它也易溶于堿性溶液。
“這個方法奏效了。使用無毒、便宜、隨處可得的材料制造的電池能夠有效地儲存能量。”——科學(xué)家們在《科學(xué)》雜志上宣布。
盡管現(xiàn)在這個堿醌電池每單位體積儲存的能量只有酸性電解液電池的三分之二，但它不需要使用昂貴的抗腐蝕材料，所以相比較之下，堿醌電池制造成本更低，使用起來也更加方便、安全。“這是一個我愿意安裝在我家地下室的電池。”Aziz說。堿醌電池的優(yōu)點還不止這些。只要一個熱水瓶大小的電池，它就能儲存人們用傳統(tǒng)的屋頂太陽能發(fā)電板組產(chǎn)生的能量。
“這款電池應(yīng)用的化學(xué)原理簡直棒極了!”哈佛的能量學(xué)專家David Keith說。但他也認(rèn)為現(xiàn)在大部分住戶和小型企業(yè)是與電網(wǎng)鏈接的，所以他們在太陽能或是風(fēng)能發(fā)電停止時，或許還不需要使用這種電池。
Aziz同意David Keith的觀點，但是他也說，現(xiàn)在使用這款電池對于人們來說已經(jīng)有經(jīng)濟效應(yīng)了。比如很多企業(yè)的電費不止是按他們的用電量計算的，還要與他們是否會在短時間內(nèi)快速消耗電能有關(guān)。因為一次性使用大量電能的企業(yè)需要特殊的電線供電，所以他們要交更多的電費。若安裝了新型電池，這些企業(yè)會減少對來自電網(wǎng)的電的需求，從而降低電費。Aziz預(yù)言，這樣的現(xiàn)象只會越來越多。因此，這種新型的便宜、無毒電池可能是未來的重要能源之一。
