電網(wǎng)儲能用新鐵基液流電池問(wèn)世

美國能源部太平洋西北國家實(shí)驗室團隊在一種新的電池設計中，創(chuàng )新性地將水處理設施中使用的一種常見(jiàn)化學(xué)品用于大規模儲能。這一設計為造出安全、經(jīng)濟的水基液流電池開(kāi)辟了新途徑，同時(shí)該電池由儲備豐富的材料制成，為將風(fēng)能和太陽(yáng)能等間歇性能源納入國家電網(wǎng)提供了可能。研究成果發(fā)表在最新的《自然·通訊》上。

此次實(shí)驗室規模的新鐵基電池，在連續1000次充電循環(huán)中表現出顯著(zhù)的循環(huán)穩定性，同時(shí)保持其最大容量的98.7%。相比之下，先前類(lèi)似鐵基電池在更少的充電周期內，充電容量會(huì )下降兩個(gè)數量級。

鐵基液流電池將能量?jì)Υ嬖谝环N獨特的液體化學(xué)物質(zhì)中，稱(chēng)為含氮三膦酸酯、次氮基三甲基膦酸(NTMPA)。該物質(zhì)能將帶電鐵與中性pH值的磷酸鹽基液體電解質(zhì)或能量載體相結合。至關(guān)重要的是，該物質(zhì)在工業(yè)上可大量獲得，因為它通常被水處理廠(chǎng)用于抑制腐蝕。

液流電池由兩個(gè)腔室組成，每個(gè)腔室都充滿(mǎn)不同的液體。電池通過(guò)電化學(xué)反應充電，并以化學(xué)鍵的形式儲存能量。當連接到外部電路時(shí)，它們會(huì )釋放能量，從而為電氣設備供電。

液流電池可作為電網(wǎng)的備用發(fā)電機，是可再生能源儲能脫碳戰略的關(guān)鍵支柱之一。它們的優(yōu)點(diǎn)是能以任何規模建造，從實(shí)驗室工作臺規模到城市街區的大小均可。

研究團隊的初始設計能量密度可以達到9瓦時(shí)/升，相比之下，商業(yè)化的釩基系統的能量密度為25瓦時(shí)/升。但用地球上儲量豐富的材料構建的新系統，可輕松進(jìn)行擴展以提供相同的能量輸出。

【總編輯圈點(diǎn)】

1980年代，鐵基液流電池就進(jìn)入了研發(fā)視野，其有望滿(mǎn)足新型電力系統的所有儲能需求。然而電池充放之間，電極和電解液經(jīng)受的物理化學(xué)挑戰在當時(shí)無(wú)法解決。因此，全釩液流電池替代了鐵基液流電池的主角地位。然而隨著(zhù)新配料的加入，成本低、材料易得的鐵基液流方案重新獲得研發(fā)者的青睞。新型電池在保留低成本優(yōu)勢的同時(shí)，提高了性能與穩定性。配備這種可靠的大容量電池，或許未來(lái)我們會(huì )見(jiàn)到很多住戶(hù)在屋頂安裝光伏板甚至風(fēng)車(chē)來(lái)發(fā)電自用。