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據(jù)倫敦帝國理工學(xué)院研究人員稱，電池設(shè)計的新方法可以為低成本、長期的能源存儲提供關(guān)鍵。

工程師和化學(xué)家團隊制造了一種多硫化物-空氣氧化還原流動電池（PSA RFB），不是一膜，而是兩膜。雙膜設(shè)計克服了這種大型電池的主要問題，打開了其存儲風(fēng)能和太陽能等可再生能源等多余能源的潛力。

在氧化還原流動電池中，能量存儲在液體電解質(zhì)中，這些電解質(zhì)在充電和放電期間流經(jīng)電池，通過化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)。存儲的能量量由電解質(zhì)的體積決定，使設(shè)計可能易于擴展。然而，傳統(tǒng)氧化還原流動電池中使用的電解質(zhì)——釩——價格昂貴，主要來自中國或俄羅斯。

由奈杰爾·布蘭登教授和安東尼·庫塞納克教授領(lǐng)導(dǎo)的帝國團隊一直在研究使用廣泛可用的低成本材料的替代品。他們的方法使用一種液體作為電解質(zhì)，一種氣體作為另一種電解質(zhì)——在這種情況下，多硫化物（溶解在堿性溶液中的硫）和空氣。然而，多硫化物空氣電池的性能有限，因為沒有薄膜可以完全使化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，同時仍然可以防止多硫化物進入電池的其他部分。

帝國地球科學(xué)與工程系的孟正歐陽博士解釋說：“如果多硫化物越過空氣側(cè)，那么你從一邊失去物質(zhì)，這減少了那里發(fā)生的反應(yīng)，抑制了催化劑的活性。這降低了電池的性能——所以這是一個我們需要解決的問題。”

研究人員設(shè)計的替代方案是使用兩膜分離多硫化物和空氣，并在它們之間使用氫氧化鈉溶液。該設(shè)計的優(yōu)點是，包括膜在內(nèi)的所有材料都相對便宜且廣泛可用，并且該設(shè)計在可以使用的材料中提供了更多的選擇。

與迄今為止從多硫化物-空氣氧化還原流電池中獲得的最佳結(jié)果相比，新設(shè)計能夠提供更大的功率，高達每厘米5.8毫瓦的平方。

由于成本是長期和大規(guī)模存儲的關(guān)鍵因素，該團隊還進行了成本分析。他們計算出能源成本——存儲材料的價格與存儲的能源量——約為每千瓦時2.5美元。

電力成本——與電池中膜和催化劑價格相比的充電和放電率——約為每千瓦1600美元。這目前高于大規(guī)模能源儲存的可行水平，但該團隊認為，進一步的改進很容易實現(xiàn)。

工程學(xué)院院長奈杰爾·布蘭登教授說：“我們的雙膜方法非常令人興奮，因為它為這種電池和其他電池開辟了許多新的可能性。為了使這種成本效益對大規(guī)模存儲具有成本效益，需要相對適度地提高性能，這可以通過改變催化劑以提高其活性或進一步改善所使用的膜來實現(xiàn)。”

通過化學(xué)系A(chǔ)nthony Kucernak教授的催化劑專業(yè)知識，以及化學(xué)工程系的Qilei Song博士對膜技術(shù)的研究，團隊內(nèi)部已經(jīng)在該領(lǐng)域的工作。

分拆公司RFC Power Ltd成立于該團隊的研究基礎(chǔ)上，旨在開發(fā)可再生能源的長期存儲，如果進行改進，將把這種新設(shè)計商業(yè)化。

RFC Power Ltd首席執(zhí)行官Tim Von Werne表示：“迫切需要新的方法來以合理的成本在幾天、幾周甚至幾個月內(nèi)存儲可再生能源。這項研究表明，通過提高性能和低成本材料，可以做到這一點。”

這項研究由英國研究和創(chuàng)新工程和物理科學(xué)研究理事會以及歐洲研究理事會資助。 

原標(biāo)題：雙膜為長期儲能提供了希望