新型添加剂推动溴化物液流电池实现商业可行性

来自 实验室仪器网

近期，工程师开发了一种水溶性化学添加剂，可以改善特定类型的电化学存储——溴化物水相液流电池的功能，这是解决长期储能问题的努力的一部分。这项研究发表在《自然》杂志上。

随着太阳能和风能的兴起，能源格局正在迅速变化。然而，要充分利用这些间歇性可再生能源，需要安全且价格实惠、能够储存能量的电池。

目前，大型锂离子电池组（大小与拖车相当）用于为电网储存电能。然而，它们存在某些技术缺陷，包括火灾和爆炸风险，以及由于锂电池相关的全球供应链复杂而引起的安全问题。

相比之下，水流电池可以为电网规模的存储提供更经济、更安全的解决方案。这些电池使用正极和负极液体电解质，这些电解质流过由膜隔开的电极。由于它们使用溶解在水中的离子，因此它们可以安全、可扩展且可持续。

最常用的液流电池中使用的钒离子价格昂贵且难以获得，就像锂一样。不过，理论上讲，溴离子是一种广泛可得且价格低廉的离子，在其他类型的液流电池中的作用与钒类似。

然而，溴离子会导致液流电池出现一些问题。它们能够穿透电极之间的膜，从而降低电池的效率。当离子从电解质中沉淀出来时，有时会形成“沉”到溶液底部的脏油。这些离子有时还会产生有害的溴气。这些问题妨碍了电池的实际性能和可靠性。

络合剂是一种可用于此目的的添加剂。Choi着手寻找一种可提高溴化物水相液流电池性能的添加剂。研究人员利用分子设计开发了500多种潜在的有机化合物，他们称之为“软硬两性离子捕获剂”。其中约13种化合物被生产出来并进行了测试，作为溴化物电池的可能添加剂。

所制造的多功能添加剂解决了液流电池的主要问题。它们封装溴离子，同时保持其水溶性，并且由于所得复合物的尺寸较大，离子无法穿过膜。这些离子是“相稳定的”，这意味着它们不会与水电解质分离或产生有害的溴气。

至关重要的是，这些添加剂显著提高了液流电池的性能，增加了化学系统的寿命和效率。

该科研小组计划继续推进这项工作。将探索这种添加剂的商业可行性（该添加剂已在工业吨级反应中成功生产）。

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